ハイブリッドシステムの制御装置
【課題】この発明は、ハイブリッドシステムの制御装置に関し、内燃機関の始動性向上を図るとともに、蓄電池への充電を好適に行うことのできるハイブリッドシステムの制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関と、電力が供給されることにより内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池とを有するハイブリッドシステムを備える。燃料中のアルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する。内燃機関が停止状態にあり、蓄電池が外部電源に接続されている場合に、冷却水の水温が要求水温に達するまで、冷却水加熱装置に電力を供給する。
【解決手段】アルコール混合燃料を使用可能な内燃機関と、電力が供給されることにより内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池とを有するハイブリッドシステムを備える。燃料中のアルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する。内燃機関が停止状態にあり、蓄電池が外部電源に接続されている場合に、冷却水の水温が要求水温に達するまで、冷却水加熱装置に電力を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッドシステムの制御装置に係り、特に、車両に搭載されるプラグインハイブリッドシステムの制御を実行するのに好適なハイブリッドシステムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、内燃機関とモータとを有し、該モータに電力を供給すると共に少なくとも外部電源を用いて充電可能な蓄電池とを備えたプラグイン型のハイブリッドシステムが知られている。また、特許文献２には、電力の供給を受けて内燃機関の冷却水を加熱するヒータが開示されている。ヒータにより冷却水が加熱されることで内燃機関の始動性向上を図ることができる。さらに、特許文献３には、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６７８７５号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４５４４号公報
【特許文献３】特開２００９−１８０１３０号公報
【特許文献４】特開２００８−２７４８２４号公報
【特許文献５】特開２００４−５２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したハイブリッドシステムの内燃機関に、上述したアルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関が用いられる場合がある。しかし、アルコールはガソリンに比して気化しにくく内燃機関の始動性を悪化させる可能性がある。これに対して、上述したヒータを用いて内燃機関の冷却水を加熱して暖機を図り、燃料の気化を促進することが考えられる。
【０００５】
この場合、暖機に必要な冷却水の熱量を確保するために、内燃機関の始動時までに冷却水の温度を高めておく必要がある。しかしながら、次の始動に備えて、ヒータを用いて冷却水を高温に保つには蓄電池の電力を消費する。蓄電池の電力が消費された状態では、車両走行開始後の燃費の悪化を招くこととなる。また、給油される燃料のアルコール濃度は必ずしも一定ではなく、暖機に必要な冷却水の熱量も変化することとなる。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アルコール混合燃料が使用される内燃機関と、外部電源を用いて充電可能な蓄電池と、電力供給を受けて内燃機関の冷却水を加熱する装置とを備えたハイブリッドシステムにおいて、内燃機関の始動性向上を図るとともに、蓄電池への充電を好適に行うことのできるハイブリッドシステム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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、アルコールが混合された燃料を使用可能な内燃機関と、電力が供給されることにより前記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、前記冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池と、を備えるハイブリッドシステムの制御装置において、
前記燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する要求水温設定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあるか否かを判定する内燃機関停止状態判定手段と、
前記蓄電池が外部電源に接続されているか否かを判定する外部電源接続判定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあり、前記蓄電池が外部電源に接続されている場合に、前記冷却水の水温が前記要求水温に達するまで、前記冷却水加熱装置に電力を供給する冷却水プレヒート手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記冷却水プレヒート手段は、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させる手段、を更に備えること、を特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記冷却水プレヒート手段は、外部電源から供給される電力量が一定である場合に、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させる充電比率変更手段、を更に備えること、を特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、を特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度を取得する最低外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記最低外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、アルコール濃度が高いほど要求温度が高く設定され、内燃機関が停止状態であり、蓄電池が外部電源に接続されている場合に、要求温度に達するまで冷却水を加熱することができる。そのため、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。一方、アルコール濃度が低いほど要求温度が低く設定されため、暖機に必要とされる冷却水の熱量が少ない状況下では、冷却水加熱装置への不必要な電力供給を抑制することができる。そのため、外部電源による蓄電池の充電を好適に行うことができ、車両走行開始後の燃費向上を図ることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させることができる。冷却水が高温であるほど、時間あたりの温度低下は大きくなる（図１１、図１２参照）。そのため、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させることで、好適に冷却水を昇温させることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、外部電源から供給される電力量が一定である場合に、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させることができる。そのため、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、外気温度が低いほど要求水温を高く設定することができる。そのため、外気温度が低く、内燃機関の始動性が悪化する状況下であっても、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、現在から所定時間後までの最低外気温度が低いほど要求水温を高く設定することができる。そのため、小型小容量の冷却水加熱装置を用いる場合であっても、十分に冷却水を昇温させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１のハイブリッドシステムが備える冷却システム５６及び蓄熱システム５８について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１の制御に用いられる外気温度thaoutと燃料中のエタノール濃度Eと要求温水温度kthwとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２のシステムにおいて用いられる蓄熱温水昇温優先マップについて説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３のシステムにおいて用いられる蓄熱温水昇温優先マップについて説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４のシステムにおいて用いられる要求温水温度マップについて説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】エンジン停止後のエンジン１２内の水温変化を示す図である。
【図１２】エンジン停止後の蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
［ハイブリッドシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関（以下、単に「エンジン」という。）１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」という。）１４とを備えている。エンジン１２の燃料として、ガソリン、アルコールの他、ガソリンとアルコールとの混合燃料が用いられる。アルコールとしては、例えばエタノールが用いられる。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。
【００２０】
エンジン１２、モータ１４、および発電機１６は、動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。
【００２１】
駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、およびバッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介してバッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介してバッテリ３０に充電することもできる。また、バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができるほか、後述する図２に示す電動式ウォータポンプ７２、ヒータ７６にも供給することができる。
【００２２】
また、バッテリ３０は、車両外の外部電源（家庭用電源や、充電ステーションにある専用電源など）から電力の供給を受けられるように構成されている。バッテリ３０は、充電回路３２を介して充電プラグ３４に接続されている。充電プラグ３４が外部電源に差し込まれることにより、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０を充電することができる。つまり、本実施形態の駆動システム１０は、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両の駆動システムとして構成されたものである。
【００２３】
以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させて内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させてモータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。
【００２４】
また、駆動システム１０によれば、モータ１４を内燃機関１２のスタータとして機能させることもできる。つまり、内燃機関１２の始動時に、モータ１４の駆動力の一部或いは全部を、動力分割機構１８を介して内燃機関１２に入力することで、内燃機関１２をクランキングすることができる。
【００２５】
［冷却システム及び蓄熱システムの構成］
図２は、本実施形態のハイブリッドシステムが備える冷却システム５６及び蓄熱システム５８について説明するための図である。まず、エンジン１２に設けられる冷却システム５６について説明する。エンジン１２には、冷却水を循環させるための冷却通路６０が接続されている。冷却通路６０の上流端は、エンジン１２のシリンダヘッド６３内に形成された水路に接続されている。シリンダヘッド６３下流の冷却通路６０は、ラジエータ６４に接続されている。
【００２６】
ラジエータ６４は、流入された冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器であり、熱交換後の冷却水をラジエータ６４下流の冷却通路６０に排出するように構成されている。ラジエータ６４下流の冷却通路６０には、冷却通路温度センサ６６が配置されている。冷却通路温度センサ６６下流の冷却通路６０は、機械式ウォータポンプ６８の冷却水吸込口に接続されている。
【００２７】
機械式ウォータポンプ６８は、エンジン１２の出力軸の回転トルクを駆動源として冷却水の流れを発生させるポンプであり、冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するように構成されている。機械式ウォータポンプ６８の冷却水吐出口は、エンジン１２のシリンダブロック７０内に形成された水路に接続されている。
【００２８】
シリンダブロック７０とシリンダヘッド６３とは締結されており、これらの水路は接続されている。シリンダブロック７０に流入された冷却水は、シリンダヘッド６３から流出されてラジエータ６４に還流される。
【００２９】
次に、エンジン１２に設けられる蓄熱システム５８について説明する。エンジン１２には、冷却水が循環する加熱通路６２が接続されている。加熱通路６２の上流端は、シリンダブロック７０内に形成された水路に接続されている。シリンダブロック７０下流の加熱通路６２は、電動式ウォータポンプ７２の冷却水吸込口に接続されている。
【００３０】
電動式ウォータポンプ７２は、バッテリ３０から出力される電力を駆動源として冷却水の流れを発生させるポンプであり、冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するように構成されている。
【００３１】
電動式ウォータポンプ７２の冷却水吐出口下流の加熱通路６２には、蓄熱タンク７４が設けられている。蓄熱タンク７４は、冷却水を蓄熱状態で貯蔵する容器であり、内部には貯蔵された冷却水を加熱するためのヒータ７６が設けられている。ヒータ７６として、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが用いられる。ヒータ７６は、バッテリ３０から電力の供給を受けて冷却水を加熱するように構成されている。以下、蓄熱タンク７４に蓄熱状態で貯蔵された冷却水を単に「温水」とも記す。
【００３２】
蓄熱タンク７４の流出口近傍には、蓄熱タンク７４に貯蔵されている冷却水の水温を検出する加熱通路温度センサ７８が設けられている。蓄熱タンク７４下流の加熱通路６２には、流路切換弁８０が設けられている。流路切換弁８０には分岐通路８２の一端が接続されており、分岐通路８２の他端は電動式ウォータポンプ７２上流の加熱通路６２に接続されている。また、分岐通路８２には運転室内ヒータ８４が設けられている。流路切換弁８０は、電動モータ等により駆動され、加熱通路６２と分岐通路８２とを選択的に開閉することができる。
【００３３】
流路切換弁８０下流の加熱通路６２はシリンダヘッド６３内に形成された水路に接続されている。シリンダヘッド６３に流入された冷却水は、冷却通路６０及び加熱通路６２に還流される。
【００３４】
本実施形態のシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０（図１）を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述の充電回路３２、冷却通路温度センサ６６、加熱通路温度センサ７８の他、外気の温度を検出する外気温度センサ８６（図１）、点火スイッチ８８（図１）、燃料中のエタノール濃度を検出するエタノール濃度センサ９０（図１）等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、充電回路３２、電動式ウォータポンプ７２、ヒータ７６、流路切換弁８０等の各種アクチュエータが接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ５０は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、駆動システム１０及び蓄熱システム５８を制御する。ＥＣＵ５０は、駆動システム１０について、エンジン１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８、充電回路３２等を含む全体を総合的に制御してＥＶ走行、ＨＶ走行等を実施させることもできる。
【００３６】
また、ＥＣＵ５０は、蓄熱システム５８について、電動式ウォータポンプ７２をＯＮ状態にすることができる。ＯＮ状態とされることで、蓄熱タンク７４に新たな冷却水が流入され、蓄熱タンク７４に貯蔵されている温水は押し出される。さらに、流路切換弁８０によって加熱通路６２が開かれることで、押し出された温水はエンジン１２に供給される。エンジン１２の始動に際して、エンジン１２に温水を供給することで、供給される温水の総熱量（水量及び水温）に応じて、エンジン１２（吸気ポート、気筒等）の暖機を図ることができる。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ５０は、蓄熱システム５８について、ヒータ７６をＯＮ状態にすることができる。ＯＮ状態とされることで、ヒータ７６はバッテリ３０からの電力供給を受けて発熱する。これにより、蓄熱タンク７４に貯蔵されている温水は加熱される。
【００３８】
［実施の形態１における特徴的制御］
ところで、エンジン１２の水温や蓄熱タンク７４の水温は、ソーク時間（エンジン停止時から次に始動するまでの時間）が長いほど低下する。図１１は、エンジン停止後のエンジン１２内の水温変化を示す図である。図１１に示す通り、エンジン１２内の水温はエンジン停止後、急激に低下する。水温が大きく低下すればエンジン１２を再始動させる際の始動性が悪化する要因となる。
【００３９】
また、図１２は、エンジン停止後の蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度変化を示す図である。図１２に示す通り、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水はエンジン停止後、緩やかに低下する。蓄熱タンクは保温タンクではあるが、ソーク期間が長くなれば温水の温度低下は避けられない。そのため、エンジン１２を再始動させる際に、エンジン１２に温水を供給してもエンジン１２の暖機のために要する熱量が不足する場合が生じる。
【００４０】
特に、駆動システム１０のエンジン１２には、上述した通り、エタノールが混合された混合燃料が使用させる。エタノールはガソリンに比して気化しにくいため、給油される燃料のエタノール濃度によって暖機のために要する温水の熱量は異なることとなる。
【００４１】
これに対して、ヒータ７６により温水を常時高温に保っておくことも考えられるが、それでは、バッテリ３０の電力消費が大きくバッテリ３０の充電不足が生じうる。バッテリ３０が充電不足となれば、車両走行開始後の燃費が悪化することとなる。
【００４２】
そこで、本実施形態のシステムでは、プラグイン型ハイブリッドシステムの駆動システム１０に蓄熱システム５８を用いた構成において、燃料中のエタノール濃度や外部電源の接続状態等に応じて、蓄熱タンク７４に貯蔵される温水を、ソーク時に暖機に要する温度まで加熱する制御を実施することとした。
【００４３】
より具体的な制御の概要について説明する。図３は、実施の形態１のシステムにおいて用いられる「要求温水温度マップ」について説明するための図である。図３の要求温水温度マップには、外気温度thaoutと燃料中のエタノール濃度Eと要求温水温度kthwとの関係が表されている。要求温水温度kthwとは、エンジン１２を好適に始動させるために、暖機に必要とされる熱量を確保するための温度であり、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度である。
【００４４】
外気温度が高いほど燃料は気化し易く、エンジン１２の始動性は高まるため、図３に示す通り、外気温度thaoutが高いほど要求温水温度kthwは低く設定されている。また、エタノールはガソリンよりも気化し難いため、エタノール濃度Eが高いほど燃料の気化を促進すべく、要求温水温度kthwは高く設定されている。
【００４５】
本実施形態のシステムでは、外部電源に接続された場合において、外気温度thaoutが低くエタノール濃度Eが高いほど要求温水温度kthwを高く設定し、要求温水温度kthwに達するまで温水を加熱させることで、エンジン１２の暖機に要する熱量を確保することとした。一方、温水の温度が要求温水温度kthwに達している場合には、必要以上の加熱を停止し、外部電源によるバッテリ３０の充電を促進することとした。
【００４６】
図４は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。蓄熱温水プレヒート制御ルーチンは所定時間毎に実行される。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、イグニションＯＦＦ状態であるか否かが判定される。具体的には、点火スイッチ８８がＯＦＦ状態である場合には、イグニションＯＦＦ状態であると判定される。なお、イグニションＯＮ状態であると判定された場合には、本ルーチンの処理は終了される。
【００４７】
イグニションＯＦＦ状態であると判定された場合には、次にステップ１１０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０への充電が行われる。
【００４８】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次にステップ１２０において、蓄熱タンク７４の温水の温度である蓄熱タンク温水温度thw1が取得される。蓄熱タンク温水温度thw1は、加熱通路温度センサ７８により検出される。
【００４９】
続いて、ステップ１３０において、燃料中のエタノール濃度Eが取得される。エタノール濃度Eは、エタノール濃度センサ９０により検出される。また、ステップ１４０において、外気温度thaoutが取得される。外気温度thaoutは外気温度センサ８６により検出される。
【００５０】
その後、ステップ１５０において、要求温水温度kthwが算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図３で述べた「要求温水温度マップ」が記憶されている。要求温水温度マップから、ステップ１３０で取得されたエタノール濃度Eとステップ１４０で取得された外気温度thaoutとに対応する要求温水温度kthwが取得される。なお、要求温水温度kthwは、エンジン１２の材質・構造や蓄熱タンク７４に貯蔵される水量等も鑑みて、エンジン１２の暖機に要する熱量を確保できるように予め実験等により定められている。
【００５１】
続いて、ステップ１６０において、温水プレヒート実行フラグXHEATERが０であるか否かが判定される。温水プレヒート実行フラグXHEATERは、ＥＣＵ５０に記憶されており、初期値は０に設定されている。
【００５２】
温水プレヒート実行フラグXHEATERが０であると判定された場合には、次にステップ１７０において、要求温水温度kthwが、上記ステップ１２０で取得された蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いか否かが判定される。要求温水温度kthwが蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、蓄熱タンク７４内の温水が暖機に要する熱量を確保できるほど高くないと判断することができる。この場合、ステップ１８０において、温水プレヒート実行フラグXHEATERに１がセットされる。
【００５３】
温水プレヒート実行フラグXHEATERに１がセットされている場合には、ＥＣＵ５０は温水プレヒートを実行する（ステップ１９０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ヒータ７６をＯＮ状態とする。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００５４】
一方、ステップ１７０において、要求温水温度kthwが蓄熱タンク温水温度thw1以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、蓄熱タンク７４内の温水が暖機に要する熱量を十分確保できていると判断することができる。この場合、温水プレヒート実行フラグXHEATERに０がセットされる（ステップ２１０）。温水プレヒート実行フラグXHEATERに０がセットされている場合には、温水プレヒートが中止される（ステップ２２０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ヒータ７６をＯＦＦ状態とする。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００５５】
また、次回以降の本ルーチンにおいて、ステップ１６０の処理で温水プレヒート実行フラグXHEATERが１であると判定された場合には、次にステップ２００において、要求温水温度kthwに所定値αを加えた温度が蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いか否かが判定される。所定値αは、加熱通路温度センサ７８の検出誤差を吸収するための値である。所定値αを加えることで、ヒータ７６が短時間にＯＮ／ＯＦＦ状態を繰り返すことを防止することができる。
【００５６】
ステップ２００の判定条件が成立する場合には、上述したステップ１９０の処理により温水プレヒートが実行される。一方、ステップ２００の判定条件が成立しない場合には、上述したステップ２１０〜ステップ２２０の処理により、温水プレヒートが中止される。
【００５７】
なお、上述したステップ１１０において、外部電源が接続されていないと判定された場合には、次にステップ２３０において、バッテリ３０の充電量SOCが取得される。充電量SOCは、充電回路３２により検出される。
【００５８】
続いて、ステップ２４０において、バッテリ３０の充電量SOCが規定値よりも高いか否かが判定される。規定値として例えば３０％が設定される。充電量SOCが規定値よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCに余裕があると判断できる。この場合、上述したステップ１２０以降の処理が実行される。一方、充電量SOCが規定値以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCが不足していると判断できる。この場合、上述したステップ２１０以降の処理がなされ、温水プレヒートは実行されることなく、本ルーチンの処理は終了される。
【００５９】
以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが高く外気温度thaoutが低いほど、要求温水温度kthwを高く設定することができる。要求温水温度kthwが高く設定され温水プレヒートが実行されることで、暖機に必要な熱量を確実に確保することができる。そのため、エンジン１２の始動性低下を抑制することができる。
【００６０】
また、図４に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが低く外気温度thaoutが高いほど、要求温水温度kthwを低く設定することができる。エタノール濃度Eが低く外気温度thaoutが高い場合には、暖機のために加える熱量は少なくて済むため、要求温水温度kthwを低く設定することで、ヒータ７６による電力消費を抑制することができる。そのため、外部電源に接続されたバッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００６１】
このように、本実施形態のシステムによれば、エタノール濃度Eや外気温度thaoutに応じて適切に要求温水温度kthwを設定することで、暖機に必要な熱量を確保すると共に、不必要な電力消費を抑制してバッテリ３０の充電を好適に行うことができる。そのため、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、温水プレヒートをヒータ７６のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えることで実現することとしているが、温水プレヒートの実施方法はこれに限定されるものではない。例えば、消費電力を変更可能なヒータ７６を備え、上記ステップ１９０において、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給する電力量を増大させることとしても良い。図１１、図１２に示す通り、冷却水が高温域であるほど時間あたりの温度低下は大きくなる。そのため、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給される電力量を増大させることで、好適に冷却水を昇温させることができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００６３】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいて、外部電源からバッテリ３０とヒータ７６に供給される電力の比率を変更することとしてもよい。具体的には、外部電源から供給される電力量を一定とする回路が設けられ、当該回路は充電回路３２とヒータ７６とに接続されている。上記ステップ１９０において、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給する電力量を増大させることとしても良い。これにより、前記バッテリ３０に充電される電力量を相対的に減少させて、冷却水の加熱を優先させることができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００６４】
尚、上述した実施の形態１においては、エンジン１２が前記第１の発明における「内燃機関」に、モータ１４が前記第１の発明における「モータ」に、ヒータ７６が前記第１の発明における「冷却水加熱装置」に、バッテリ３０が前記第１の発明における「蓄電池」に、エタノール濃度センサ９０が前記第１の発明における「アルコール濃度検出手段」に、外気温度センサ８６が前記第４の発明における「外気温度取得手段」に、それぞれ相当している。
【００６５】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「要求水温設定手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「内燃機関停止状態判定手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「冷却水プレヒート手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第３の発明における「充電比率変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００６６】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図５〜図６を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００６７】
［実施の形態２における特徴的制御］
図１に示す駆動システム１０において、ＥＣＵ５０は、バッテリ３０の充電量が一定値（例えば３０％）以下になった場合、ＨＶ走行によりバッテリ３０の充電量を一定値以上に保つように制御することができる。上述した通り、燃料中のエタノール濃度が低いほどエンジン１２の始動性は悪化するため、始動性の確保をバッテリ３０の充電量よりも優先すべき場合がある。そこで、本実施形態のシステムでは、エタノール濃度が高い場合ほど、優先的に蓄熱タンク７４に貯蔵される温水を加熱する制御（以下、単に温水プレヒートとも記す。）を実施することとした。
【００６８】
より具体的な制御の概要について説明する。図５は、実施の形態２のシステムにおいて用いられる「蓄熱温水昇温優先マップ」について説明するための図である。図５の蓄熱温水昇温優先マップには、燃料中のエタノール濃度Eと蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1との関係が表されている。蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1は、エタノール濃度が高いほど低く設定されている。
【００６９】
本実施形態のシステムでは、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を判定値として用い、燃料が気化しにくいエタノール濃度Eが高い場合ほど判定値ksoc1を低く設定して、温水プレヒートを実行させやすくする。一方、エタノール濃度Eが低いほど判定値ksoc1を高く設定して、温水プレヒートの実行を抑制して、必要以上の加熱を停止し、外部電源によるバッテリ３０の充電を促進することとした。
【００７０】
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１１０〜ステップ１３０の処理がステップ３００〜３５０に置き換えられ、ステップ２３０〜ステップ２４０の処理がステップ３６０に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図６において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７１】
図６に示すルーチンでは、ステップ１００の処理後、バッテリ３０の充電量SOCが取得される（ステップ３００）。充電量SOCは、充電回路３２により検出される。また、燃料中のエタノール濃度Eが取得される（ステップ３１０）。エタノール濃度Eは、エタノール濃度センサ９０により検出される。
【００７２】
その後、ステップ３２０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０は充電される。
【００７３】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次に、ステップ３３０において、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図５で述べた、「蓄熱温水昇温優先マップ」が記憶されている。蓄熱温水昇温優先マップから、ステップ３１０で取得されたエタノール濃度Eに対応する蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が取得される。
【００７４】
続いて、ステップ３００で取得されたバッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1よりも大きいか否かが判定される（ステップ３４０）。充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1よりも大きいと判定された場合には、蓄熱タンク７４の温水の温度である蓄熱タンク温水温度thw1が取得される（ステップ３５０）。蓄熱タンク温水温度thw1は、加熱通路温度センサ７８により検出される。その後、図４のステップ１４０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【００７５】
一方、ステップ３４０において、バッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1以下であると判定された場合には、その後、図４のステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは中止される。
【００７６】
なお、上述したステップ３２０において、外部電源が接続されていないと判定された場合には、続いて、ステップ３６０において、バッテリ３０の充電量SOCが規定値よりも高いか否かが判定される。規定値として例えば３０％が設定される。充電量SOCが規定値よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCに余裕があると判断できる。この場合、上述したステップ３５０以降と同様の処理が実行される。一方、充電量SOCが規定値以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCが不足していると判断できる。この場合、上述したステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは実行されることなく、本ルーチンの処理は終了される。
【００７７】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが高いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を低く設定することができる。エタノール濃度Eが高いほど燃料は気化しにくくエンジン１２の始動性は悪化するところ、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が低く設定されることで、バッテリ３０の充電量の確保よりも、暖機に必要な熱量の確保を優先的に行うことができる。
【００７８】
また、図６に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが低いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を高く設定することができる。エタノール濃度Eが低い場合には、エンジンの始動性は確保されるため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を高く設定することで、ヒータ７６による電力消費を抑えることができる。そのため、バッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００７９】
このように、本実施形態のシステムによれば、エタノール濃度Eに応じて適切に蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を設定することで、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００８０】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が実現されている。
【００８１】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図７〜図８を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図８のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００８２】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態２のシステムによれば、エタノール濃度Eが高いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を低く設定し、優先的に温水プレヒートを実行させることができる。ところで、エンジン１２内の冷却水の温度が高い場合には、エンジン１２の始動性は確保されるため、これも考慮されることが望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、エンジン１２内の水温とエタノール濃度とに基づいて蓄熱温水昇温優先判定充電量を設定することとする。
【００８３】
具体的な制御の概要について説明する。図７は、実施の形態３のシステムにおいて用いられる「蓄熱温水昇温優先マップ」について説明するための図である。図７の蓄熱温水昇温優先マップには、エンジン１２の水温thwと、燃料中のエタノール濃度Eと、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2との関係が表されている。蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2は、エンジン１２の水温thwが高いほど高く設定されている。また、燃料中のエタノール濃度Eが低いほど高く設定されている。
【００８４】
本実施形態のシステムでは、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を判定値として用い、燃料が気化しやすい水温thwが高くエタノール濃度Eが低い場合ほど判定値ksoc2を高く設定して、温水プレヒートの実行を抑制することとした。一方、燃料が気化しにくい水温thwが低くエタノール濃度Eが高い場合ほど判定値ksoc2を低く設定して、温水プレヒートの実行を促進することとした。
【００８５】
図８は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ３２０〜ステップ３４０の処理がステップ４００〜４３０に置き換えられている点を除き、図６に示すルーチンと同様である。以下、図８において、図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８６】
図８に示すルーチンでは、ステップ３１０の処理後、エンジン１２の水温thwが取得される（ステップ４００）。水温thwは、冷却通路温度センサ６６により検出される。
【００８７】
その後、ステップ４１０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０は充電される。
【００８８】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次に、ステップ４２０において、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2が算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図７で述べた、蓄熱温水昇温優先マップが記憶されている。蓄熱温水昇温優先マップから、ステップ３１０で取得されたエタノール濃度Eとステップ４００で取得された水温thwとに対応する蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2が取得される。
【００８９】
続いて、ステップ３００で取得されたバッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2よりも大きいか否かが判定される（ステップ４３０）。充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2よりも大きいと判定された場合には、その後、図６のステップ３５０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【００９０】
一方、ステップ４３０において、バッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2以下であると判定された場合には、その後、図６のステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは中止される。
【００９１】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、水温thwが高くエタノール濃度Eが低いほど、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を高く設定することができる。水温thwが高くエタノール濃度Eが低いほど、燃料は気化しやすくエンジン１２の始動性は良好であるため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を高く設定することで、温水プレヒートの優先度を下げてヒータ７６による電力消費を抑制することができる。そのため、バッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００９２】
また、図８に示すルーチンによれば、水温thwが低くエタノール濃度Eが高いほど、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を低く設定することができる。水温thwが低く燃料中のエタノール濃度Eが高いほど、燃料は気化しにくくエンジン１２の始動性は悪化するため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を低く設定することで、温水プレヒートを優先的に実行し、暖機に必要な熱量の確保を優先的に行うことができる。
【００９３】
このように、本実施形態のシステムによれば、水温thwとエタノール濃度Eとに応じて適切に蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を設定することで、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００９４】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が実現されている。
【００９５】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図９〜図１０を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１０のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００９６】
［実施の形態４における特徴的制御］
蓄熱システム５８を車両に搭載する場合には、ヒータ７６の小型小容量化、蓄熱タンク７４の小型化が望まれる。しかし、上述した通り暖機には所定の熱量を要する。小型の蓄熱タンク７４を用いる場合には、水量が少ないため、必要な熱量を得るために水温を高める必要性が生じる。この場合、小型小容量のヒータ７６では、水温は上昇し難いため温水プレヒートが長時間なされていることを要する。そこで、本実施形態のシステムでは、外部情報を用いて、現在から所定時間後までの最低外気温度を見越して温水プレヒートを実行することとした。
【００９７】
より具体的な制御の概要について説明する。図９は、実施の形態４のシステムにおいて用いられる「要求温水温度マップ」について説明するための図である。図９の要求温水温度マップには、現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度thaoutminと、燃料中のエタノール濃度Eと、要求温水温度kthwとの関係が表されている。最低外気温度thaoutminとは、外部情報（気象情報など）から予測されている所定時間後の外気温度である。要求温水温度kthwとは、エンジン１２を好適に始動させるために、暖機に必要とされる熱量を確保するための温度であり、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度である。
【００９８】
図９に示す通り、要求温水温度kthwは、最低外気温度thaoutminが低いほど高く設定されている。また、燃料中のエタノール濃度Eが高いほど高く設定されている。本実施形態では、最低外気温度thaoutminが低くエタノール濃度が高いほど、要求温水温度kthwを高く設定し、温水プレヒートを実行することとした。
【００９９】
図１０は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１４０〜ステップ１５０の処理がステップ５００〜５１０に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図１０において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１００】
図１０に示すルーチンでは、ステップ１３０の処理後、外部情報より、現在から所定時間後までに予測される最低外気温度thaoutminが取得される（ステップ５００）。外部情報として、例えば通信回線を通じて取得される気象予報情報や過去の統計データ等が用いられる。本実施形態のシステムは、気象予報情報等を取得可能な通信設備を備えており、取得されたデータから、現在から所定時間後までの最低外気温度thaoutminを取得する。なお、上述の所定時間は、予め実験等により定められる。一例として、完全暖機後から水温が常温まで低下するまでの時間が設定される。
【０１０１】
続いて、ステップ１５０において、要求温水温度kthwが算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図９で述べた「要求温水温度マップ」が記憶されている。要求温水温度マップから、ステップ１３０で取得されたエタノール濃度Eとステップ５００で取得された最低外気温度thaoutminとに対応する要求温水温度kthwが取得される。なお、要求温水温度kthwは、エンジン１２の構造や蓄熱タンク７４に貯蔵される水量等も鑑みて、エンジン１２の十分な暖機に要する熱量を確保できるように予め実験等により定められている。
【０１０２】
その後、図４のステップ１６０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【０１０３】
以上説明したように、図１０に示すルーチンによれば、最低外気温度thaoutminが低くエタノール濃度Eが高いほど、要求温水温度kthwを高く設定することができる。エタノール濃度Eに加え、現在から所定時間後までに予測される最低外気温度thaoutminに基づいて温水プレヒートを実行することができるため、小型の蓄熱タンク７４や小型小容量のヒータ７６が用いられる場合であっても、将来の外気温度の低下を見越して、暖機に必要な熱量を確実に得ることができる。また、常に最低外気温度を更新することで、外気温度変化が激しい場合であっても、最適な始動性を確保することができる。
【０１０４】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ５００の処理を実行することにより前記第５の発明における「最低外気温度取得手段」が、上記ステップ５１０の処理を実行することにより前記第５の発明における「要求水温設定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 駆動システム
１２ 内燃機関、エンジン
１４ モータ
３０ バッテリ
３２ 充電回路
３４ 充電プラグ
５６ 冷却システム
５８ 蓄熱システム
６０ 冷却通路
６２ 加熱通路
６３ シリンダヘッド
６４ ラジエータ
６６ 冷却通路温度センサ
６８ 機械式ウォータポンプ
７０ シリンダブロック
７２ 電動式ウォータポンプ
７４ 蓄熱タンク
７６ ヒータ
７８ 加熱通路温度センサ
８６ 外気温度センサ
８８ 点火スイッチ
９０ エタノール濃度センサ
E エタノール濃度
ksoc1、ksoc2 蓄熱温水昇温優先判定充電量
kthw 要求温水温度
SOC 充電量
thaout 外気温度
thaoutmin 最低外気温度
thw 水温
thw1 蓄熱タンク温水温度
XHEATER 温水プレヒート実行フラグ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッドシステムの制御装置に係り、特に、車両に搭載されるプラグインハイブリッドシステムの制御を実行するのに好適なハイブリッドシステムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に開示されるように、内燃機関とモータとを有し、該モータに電力を供給すると共に少なくとも外部電源を用いて充電可能な蓄電池とを備えたプラグイン型のハイブリッドシステムが知られている。また、特許文献２には、電力の供給を受けて内燃機関の冷却水を加熱するヒータが開示されている。ヒータにより冷却水が加熱されることで内燃機関の始動性向上を図ることができる。さらに、特許文献３には、アルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６７８７５号公報
【特許文献２】特開２００４−３２４５４４号公報
【特許文献３】特開２００９−１８０１３０号公報
【特許文献４】特開２００８−２７４８２４号公報
【特許文献５】特開２００４−５２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したハイブリッドシステムの内燃機関に、上述したアルコールとガソリンとの混合燃料を使用する内燃機関が用いられる場合がある。しかし、アルコールはガソリンに比して気化しにくく内燃機関の始動性を悪化させる可能性がある。これに対して、上述したヒータを用いて内燃機関の冷却水を加熱して暖機を図り、燃料の気化を促進することが考えられる。
【０００５】
この場合、暖機に必要な冷却水の熱量を確保するために、内燃機関の始動時までに冷却水の温度を高めておく必要がある。しかしながら、次の始動に備えて、ヒータを用いて冷却水を高温に保つには蓄電池の電力を消費する。蓄電池の電力が消費された状態では、車両走行開始後の燃費の悪化を招くこととなる。また、給油される燃料のアルコール濃度は必ずしも一定ではなく、暖機に必要な冷却水の熱量も変化することとなる。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、アルコール混合燃料が使用される内燃機関と、外部電源を用いて充電可能な蓄電池と、電力供給を受けて内燃機関の冷却水を加熱する装置とを備えたハイブリッドシステムにおいて、内燃機関の始動性向上を図るとともに、蓄電池への充電を好適に行うことのできるハイブリッドシステム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】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、アルコールが混合された燃料を使用可能な内燃機関と、電力が供給されることにより前記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、前記冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池と、を備えるハイブリッドシステムの制御装置において、
前記燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する要求水温設定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあるか否かを判定する内燃機関停止状態判定手段と、
前記蓄電池が外部電源に接続されているか否かを判定する外部電源接続判定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあり、前記蓄電池が外部電源に接続されている場合に、前記冷却水の水温が前記要求水温に達するまで、前記冷却水加熱装置に電力を供給する冷却水プレヒート手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記冷却水プレヒート手段は、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させる手段、を更に備えること、を特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記冷却水プレヒート手段は、外部電源から供給される電力量が一定である場合に、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させる充電比率変更手段、を更に備えること、を特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、を特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度を取得する最低外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記最低外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、アルコール濃度が高いほど要求温度が高く設定され、内燃機関が停止状態であり、蓄電池が外部電源に接続されている場合に、要求温度に達するまで冷却水を加熱することができる。そのため、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。一方、アルコール濃度が低いほど要求温度が低く設定されため、暖機に必要とされる冷却水の熱量が少ない状況下では、冷却水加熱装置への不必要な電力供給を抑制することができる。そのため、外部電源による蓄電池の充電を好適に行うことができ、車両走行開始後の燃費向上を図ることができる。
【００１３】
第２の発明によれば、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させることができる。冷却水が高温であるほど、時間あたりの温度低下は大きくなる（図１１、図１２参照）。そのため、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させることで、好適に冷却水を昇温させることができる。
【００１４】
第３の発明によれば、外部電源から供給される電力量が一定である場合に、要求水温が高いほど冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させることができる。そのため、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、外気温度が低いほど要求水温を高く設定することができる。そのため、外気温度が低く、内燃機関の始動性が悪化する状況下であっても、暖機に必要な冷却水の熱量を確保し、内燃機関の始動性を高めることができる。
【００１６】
第５の発明によれば、現在から所定時間後までの最低外気温度が低いほど要求水温を高く設定することができる。そのため、小型小容量の冷却水加熱装置を用いる場合であっても、十分に冷却水を昇温させておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１のハイブリッドシステムが備える冷却システム５６及び蓄熱システム５８について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１の制御に用いられる外気温度thaoutと燃料中のエタノール濃度Eと要求温水温度kthwとの関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２のシステムにおいて用いられる蓄熱温水昇温優先マップについて説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３のシステムにおいて用いられる蓄熱温水昇温優先マップについて説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４のシステムにおいて用いられる要求温水温度マップについて説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態４において、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。
【図１１】エンジン停止後のエンジン１２内の水温変化を示す図である。
【図１２】エンジン停止後の蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１．
［ハイブリッドシステムの構成］
図１は、本発明が適用されたプラグイン型ハイブリッド車両の駆動システムの概略構成を示す図である。この駆動システム１０は、車両の動力源として内燃機関（以下、単に「エンジン」という。）１２と車両駆動用モータ（以下、単に「モータ」という。）１４とを備えている。エンジン１２の燃料として、ガソリン、アルコールの他、ガソリンとアルコールとの混合燃料が用いられる。アルコールとしては、例えばエタノールが用いられる。また、駆動システム１０は、駆動力の供給を受けて電力を発生する発電機１６も備えている。
【００２０】
エンジン１２、モータ１４、および発電機１６は、動力分割機構１８を介して相互に連結されている。動力分割機構１８につながるモータ１４の回転軸には、減速機２０が接続されている。減速機２０は、モータ１４の回転軸と駆動輪２２につながる駆動軸２４とを連結している。動力分割機構１８は、内燃機関１２の駆動力を発電機１６側と減速機２０側とに分割する装置である。動力分割機構１８による駆動力の配分は、任意に変更することができる。
【００２１】
駆動システム１０には、更に、インバータ２６、コンバータ２８、およびバッテリ３０が含まれている。インバータ２６は、発電機１６およびモータ１４に接続されているとともに、コンバータ２８を介してバッテリ３０にも接続されている。発電機１６で発電された電力は、インバータ２６を介してモータ１４に供給することもできるし、インバータ２６およびコンバータ２８を介してバッテリ３０に充電することもできる。また、バッテリ３０に充電されている電力は、コンバータ２８およびインバータ２６を介してモータ１４に供給することができるほか、後述する図２に示す電動式ウォータポンプ７２、ヒータ７６にも供給することができる。
【００２２】
また、バッテリ３０は、車両外の外部電源（家庭用電源や、充電ステーションにある専用電源など）から電力の供給を受けられるように構成されている。バッテリ３０は、充電回路３２を介して充電プラグ３４に接続されている。充電プラグ３４が外部電源に差し込まれることにより、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０を充電することができる。つまり、本実施形態の駆動システム１０は、いわゆるプラグイン型のハイブリッド車両の駆動システムとして構成されたものである。
【００２３】
以上説明した駆動システム１０によれば、所定の条件に基づいて、モータ１４を停止させて内燃機関１２の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできるし、逆に、内燃機関１２を停止させてモータ１４の駆動力のみによって駆動輪２２を回転させることもできる。更に、モータ１４と内燃機関１２の双方を作動させ、双方の駆動力によって駆動輪２２を回転させることもできる。
【００２４】
また、駆動システム１０によれば、モータ１４を内燃機関１２のスタータとして機能させることもできる。つまり、内燃機関１２の始動時に、モータ１４の駆動力の一部或いは全部を、動力分割機構１８を介して内燃機関１２に入力することで、内燃機関１２をクランキングすることができる。
【００２５】
［冷却システム及び蓄熱システムの構成］
図２は、本実施形態のハイブリッドシステムが備える冷却システム５６及び蓄熱システム５８について説明するための図である。まず、エンジン１２に設けられる冷却システム５６について説明する。エンジン１２には、冷却水を循環させるための冷却通路６０が接続されている。冷却通路６０の上流端は、エンジン１２のシリンダヘッド６３内に形成された水路に接続されている。シリンダヘッド６３下流の冷却通路６０は、ラジエータ６４に接続されている。
【００２６】
ラジエータ６４は、流入された冷却水と外気との間で熱交換を行う熱交換器であり、熱交換後の冷却水をラジエータ６４下流の冷却通路６０に排出するように構成されている。ラジエータ６４下流の冷却通路６０には、冷却通路温度センサ６６が配置されている。冷却通路温度センサ６６下流の冷却通路６０は、機械式ウォータポンプ６８の冷却水吸込口に接続されている。
【００２７】
機械式ウォータポンプ６８は、エンジン１２の出力軸の回転トルクを駆動源として冷却水の流れを発生させるポンプであり、冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するように構成されている。機械式ウォータポンプ６８の冷却水吐出口は、エンジン１２のシリンダブロック７０内に形成された水路に接続されている。
【００２８】
シリンダブロック７０とシリンダヘッド６３とは締結されており、これらの水路は接続されている。シリンダブロック７０に流入された冷却水は、シリンダヘッド６３から流出されてラジエータ６４に還流される。
【００２９】
次に、エンジン１２に設けられる蓄熱システム５８について説明する。エンジン１２には、冷却水が循環する加熱通路６２が接続されている。加熱通路６２の上流端は、シリンダブロック７０内に形成された水路に接続されている。シリンダブロック７０下流の加熱通路６２は、電動式ウォータポンプ７２の冷却水吸込口に接続されている。
【００３０】
電動式ウォータポンプ７２は、バッテリ３０から出力される電力を駆動源として冷却水の流れを発生させるポンプであり、冷却水吸込口から吸い込んだ冷却水を冷却水吐出口から吐出するように構成されている。
【００３１】
電動式ウォータポンプ７２の冷却水吐出口下流の加熱通路６２には、蓄熱タンク７４が設けられている。蓄熱タンク７４は、冷却水を蓄熱状態で貯蔵する容器であり、内部には貯蔵された冷却水を加熱するためのヒータ７６が設けられている。ヒータ７６として、例えばＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータが用いられる。ヒータ７６は、バッテリ３０から電力の供給を受けて冷却水を加熱するように構成されている。以下、蓄熱タンク７４に蓄熱状態で貯蔵された冷却水を単に「温水」とも記す。
【００３２】
蓄熱タンク７４の流出口近傍には、蓄熱タンク７４に貯蔵されている冷却水の水温を検出する加熱通路温度センサ７８が設けられている。蓄熱タンク７４下流の加熱通路６２には、流路切換弁８０が設けられている。流路切換弁８０には分岐通路８２の一端が接続されており、分岐通路８２の他端は電動式ウォータポンプ７２上流の加熱通路６２に接続されている。また、分岐通路８２には運転室内ヒータ８４が設けられている。流路切換弁８０は、電動モータ等により駆動され、加熱通路６２と分岐通路８２とを選択的に開閉することができる。
【００３３】
流路切換弁８０下流の加熱通路６２はシリンダヘッド６３内に形成された水路に接続されている。シリンダヘッド６３に流入された冷却水は、冷却通路６０及び加熱通路６２に還流される。
【００３４】
本実施形態のシステムはＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０（図１）を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、上述の充電回路３２、冷却通路温度センサ６６、加熱通路温度センサ７８の他、外気の温度を検出する外気温度センサ８６（図１）、点火スイッチ８８（図１）、燃料中のエタノール濃度を検出するエタノール濃度センサ９０（図１）等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、充電回路３２、電動式ウォータポンプ７２、ヒータ７６、流路切換弁８０等の各種アクチュエータが接続されている。
【００３５】
ＥＣＵ５０は、各種センサからの入力情報に基づいて所定のプログラムを実行し、各種アクチュエータを作動させることにより、駆動システム１０及び蓄熱システム５８を制御する。ＥＣＵ５０は、駆動システム１０について、エンジン１２、モータ１４、発電機１６、動力分割機構１８、インバータ２６、およびコンバータ２８、充電回路３２等を含む全体を総合的に制御してＥＶ走行、ＨＶ走行等を実施させることもできる。
【００３６】
また、ＥＣＵ５０は、蓄熱システム５８について、電動式ウォータポンプ７２をＯＮ状態にすることができる。ＯＮ状態とされることで、蓄熱タンク７４に新たな冷却水が流入され、蓄熱タンク７４に貯蔵されている温水は押し出される。さらに、流路切換弁８０によって加熱通路６２が開かれることで、押し出された温水はエンジン１２に供給される。エンジン１２の始動に際して、エンジン１２に温水を供給することで、供給される温水の総熱量（水量及び水温）に応じて、エンジン１２（吸気ポート、気筒等）の暖機を図ることができる。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ５０は、蓄熱システム５８について、ヒータ７６をＯＮ状態にすることができる。ＯＮ状態とされることで、ヒータ７６はバッテリ３０からの電力供給を受けて発熱する。これにより、蓄熱タンク７４に貯蔵されている温水は加熱される。
【００３８】
［実施の形態１における特徴的制御］
ところで、エンジン１２の水温や蓄熱タンク７４の水温は、ソーク時間（エンジン停止時から次に始動するまでの時間）が長いほど低下する。図１１は、エンジン停止後のエンジン１２内の水温変化を示す図である。図１１に示す通り、エンジン１２内の水温はエンジン停止後、急激に低下する。水温が大きく低下すればエンジン１２を再始動させる際の始動性が悪化する要因となる。
【００３９】
また、図１２は、エンジン停止後の蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度変化を示す図である。図１２に示す通り、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水はエンジン停止後、緩やかに低下する。蓄熱タンクは保温タンクではあるが、ソーク期間が長くなれば温水の温度低下は避けられない。そのため、エンジン１２を再始動させる際に、エンジン１２に温水を供給してもエンジン１２の暖機のために要する熱量が不足する場合が生じる。
【００４０】
特に、駆動システム１０のエンジン１２には、上述した通り、エタノールが混合された混合燃料が使用させる。エタノールはガソリンに比して気化しにくいため、給油される燃料のエタノール濃度によって暖機のために要する温水の熱量は異なることとなる。
【００４１】
これに対して、ヒータ７６により温水を常時高温に保っておくことも考えられるが、それでは、バッテリ３０の電力消費が大きくバッテリ３０の充電不足が生じうる。バッテリ３０が充電不足となれば、車両走行開始後の燃費が悪化することとなる。
【００４２】
そこで、本実施形態のシステムでは、プラグイン型ハイブリッドシステムの駆動システム１０に蓄熱システム５８を用いた構成において、燃料中のエタノール濃度や外部電源の接続状態等に応じて、蓄熱タンク７４に貯蔵される温水を、ソーク時に暖機に要する温度まで加熱する制御を実施することとした。
【００４３】
より具体的な制御の概要について説明する。図３は、実施の形態１のシステムにおいて用いられる「要求温水温度マップ」について説明するための図である。図３の要求温水温度マップには、外気温度thaoutと燃料中のエタノール濃度Eと要求温水温度kthwとの関係が表されている。要求温水温度kthwとは、エンジン１２を好適に始動させるために、暖機に必要とされる熱量を確保するための温度であり、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度である。
【００４４】
外気温度が高いほど燃料は気化し易く、エンジン１２の始動性は高まるため、図３に示す通り、外気温度thaoutが高いほど要求温水温度kthwは低く設定されている。また、エタノールはガソリンよりも気化し難いため、エタノール濃度Eが高いほど燃料の気化を促進すべく、要求温水温度kthwは高く設定されている。
【００４５】
本実施形態のシステムでは、外部電源に接続された場合において、外気温度thaoutが低くエタノール濃度Eが高いほど要求温水温度kthwを高く設定し、要求温水温度kthwに達するまで温水を加熱させることで、エンジン１２の暖機に要する熱量を確保することとした。一方、温水の温度が要求温水温度kthwに達している場合には、必要以上の加熱を停止し、外部電源によるバッテリ３０の充電を促進することとした。
【００４６】
図４は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。蓄熱温水プレヒート制御ルーチンは所定時間毎に実行される。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、イグニションＯＦＦ状態であるか否かが判定される。具体的には、点火スイッチ８８がＯＦＦ状態である場合には、イグニションＯＦＦ状態であると判定される。なお、イグニションＯＮ状態であると判定された場合には、本ルーチンの処理は終了される。
【００４７】
イグニションＯＦＦ状態であると判定された場合には、次にステップ１１０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０への充電が行われる。
【００４８】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次にステップ１２０において、蓄熱タンク７４の温水の温度である蓄熱タンク温水温度thw1が取得される。蓄熱タンク温水温度thw1は、加熱通路温度センサ７８により検出される。
【００４９】
続いて、ステップ１３０において、燃料中のエタノール濃度Eが取得される。エタノール濃度Eは、エタノール濃度センサ９０により検出される。また、ステップ１４０において、外気温度thaoutが取得される。外気温度thaoutは外気温度センサ８６により検出される。
【００５０】
その後、ステップ１５０において、要求温水温度kthwが算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図３で述べた「要求温水温度マップ」が記憶されている。要求温水温度マップから、ステップ１３０で取得されたエタノール濃度Eとステップ１４０で取得された外気温度thaoutとに対応する要求温水温度kthwが取得される。なお、要求温水温度kthwは、エンジン１２の材質・構造や蓄熱タンク７４に貯蔵される水量等も鑑みて、エンジン１２の暖機に要する熱量を確保できるように予め実験等により定められている。
【００５１】
続いて、ステップ１６０において、温水プレヒート実行フラグXHEATERが０であるか否かが判定される。温水プレヒート実行フラグXHEATERは、ＥＣＵ５０に記憶されており、初期値は０に設定されている。
【００５２】
温水プレヒート実行フラグXHEATERが０であると判定された場合には、次にステップ１７０において、要求温水温度kthwが、上記ステップ１２０で取得された蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いか否かが判定される。要求温水温度kthwが蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０は、蓄熱タンク７４内の温水が暖機に要する熱量を確保できるほど高くないと判断することができる。この場合、ステップ１８０において、温水プレヒート実行フラグXHEATERに１がセットされる。
【００５３】
温水プレヒート実行フラグXHEATERに１がセットされている場合には、ＥＣＵ５０は温水プレヒートを実行する（ステップ１９０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ヒータ７６をＯＮ状態とする。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００５４】
一方、ステップ１７０において、要求温水温度kthwが蓄熱タンク温水温度thw1以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０は、蓄熱タンク７４内の温水が暖機に要する熱量を十分確保できていると判断することができる。この場合、温水プレヒート実行フラグXHEATERに０がセットされる（ステップ２１０）。温水プレヒート実行フラグXHEATERに０がセットされている場合には、温水プレヒートが中止される（ステップ２２０）。具体的には、ＥＣＵ５０は、ヒータ７６をＯＦＦ状態とする。その後、本ルーチンの処理は終了される。
【００５５】
また、次回以降の本ルーチンにおいて、ステップ１６０の処理で温水プレヒート実行フラグXHEATERが１であると判定された場合には、次にステップ２００において、要求温水温度kthwに所定値αを加えた温度が蓄熱タンク温水温度thw1よりも高いか否かが判定される。所定値αは、加熱通路温度センサ７８の検出誤差を吸収するための値である。所定値αを加えることで、ヒータ７６が短時間にＯＮ／ＯＦＦ状態を繰り返すことを防止することができる。
【００５６】
ステップ２００の判定条件が成立する場合には、上述したステップ１９０の処理により温水プレヒートが実行される。一方、ステップ２００の判定条件が成立しない場合には、上述したステップ２１０〜ステップ２２０の処理により、温水プレヒートが中止される。
【００５７】
なお、上述したステップ１１０において、外部電源が接続されていないと判定された場合には、次にステップ２３０において、バッテリ３０の充電量SOCが取得される。充電量SOCは、充電回路３２により検出される。
【００５８】
続いて、ステップ２４０において、バッテリ３０の充電量SOCが規定値よりも高いか否かが判定される。規定値として例えば３０％が設定される。充電量SOCが規定値よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCに余裕があると判断できる。この場合、上述したステップ１２０以降の処理が実行される。一方、充電量SOCが規定値以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCが不足していると判断できる。この場合、上述したステップ２１０以降の処理がなされ、温水プレヒートは実行されることなく、本ルーチンの処理は終了される。
【００５９】
以上説明したように、図４に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが高く外気温度thaoutが低いほど、要求温水温度kthwを高く設定することができる。要求温水温度kthwが高く設定され温水プレヒートが実行されることで、暖機に必要な熱量を確実に確保することができる。そのため、エンジン１２の始動性低下を抑制することができる。
【００６０】
また、図４に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが低く外気温度thaoutが高いほど、要求温水温度kthwを低く設定することができる。エタノール濃度Eが低く外気温度thaoutが高い場合には、暖機のために加える熱量は少なくて済むため、要求温水温度kthwを低く設定することで、ヒータ７６による電力消費を抑制することができる。そのため、外部電源に接続されたバッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００６１】
このように、本実施形態のシステムによれば、エタノール濃度Eや外気温度thaoutに応じて適切に要求温水温度kthwを設定することで、暖機に必要な熱量を確保すると共に、不必要な電力消費を抑制してバッテリ３０の充電を好適に行うことができる。そのため、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、温水プレヒートをヒータ７６のＯＮ／ＯＦＦ状態を切り替えることで実現することとしているが、温水プレヒートの実施方法はこれに限定されるものではない。例えば、消費電力を変更可能なヒータ７６を備え、上記ステップ１９０において、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給する電力量を増大させることとしても良い。図１１、図１２に示す通り、冷却水が高温域であるほど時間あたりの温度低下は大きくなる。そのため、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給される電力量を増大させることで、好適に冷却水を昇温させることができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００６３】
また、上述した実施の形態１のシステムにおいて、外部電源からバッテリ３０とヒータ７６に供給される電力の比率を変更することとしてもよい。具体的には、外部電源から供給される電力量を一定とする回路が設けられ、当該回路は充電回路３２とヒータ７６とに接続されている。上記ステップ１９０において、要求温水温度kthwが高いほどヒータ７６に供給する電力量を増大させることとしても良い。これにより、前記バッテリ３０に充電される電力量を相対的に減少させて、冷却水の加熱を優先させることができる。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
【００６４】
尚、上述した実施の形態１においては、エンジン１２が前記第１の発明における「内燃機関」に、モータ１４が前記第１の発明における「モータ」に、ヒータ７６が前記第１の発明における「冷却水加熱装置」に、バッテリ３０が前記第１の発明における「蓄電池」に、エタノール濃度センサ９０が前記第１の発明における「アルコール濃度検出手段」に、外気温度センサ８６が前記第４の発明における「外気温度取得手段」に、それぞれ相当している。
【００６５】
また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「要求水温設定手段」が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「内燃機関停止状態判定手段」が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第１乃至第３の発明における「冷却水プレヒート手段」が、上記ステップ１９０の処理を実行することにより前記第３の発明における「充電比率変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００６６】
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図５〜図６を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図６のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００６７】
［実施の形態２における特徴的制御］
図１に示す駆動システム１０において、ＥＣＵ５０は、バッテリ３０の充電量が一定値（例えば３０％）以下になった場合、ＨＶ走行によりバッテリ３０の充電量を一定値以上に保つように制御することができる。上述した通り、燃料中のエタノール濃度が低いほどエンジン１２の始動性は悪化するため、始動性の確保をバッテリ３０の充電量よりも優先すべき場合がある。そこで、本実施形態のシステムでは、エタノール濃度が高い場合ほど、優先的に蓄熱タンク７４に貯蔵される温水を加熱する制御（以下、単に温水プレヒートとも記す。）を実施することとした。
【００６８】
より具体的な制御の概要について説明する。図５は、実施の形態２のシステムにおいて用いられる「蓄熱温水昇温優先マップ」について説明するための図である。図５の蓄熱温水昇温優先マップには、燃料中のエタノール濃度Eと蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1との関係が表されている。蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1は、エタノール濃度が高いほど低く設定されている。
【００６９】
本実施形態のシステムでは、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を判定値として用い、燃料が気化しにくいエタノール濃度Eが高い場合ほど判定値ksoc1を低く設定して、温水プレヒートを実行させやすくする。一方、エタノール濃度Eが低いほど判定値ksoc1を高く設定して、温水プレヒートの実行を抑制して、必要以上の加熱を停止し、外部電源によるバッテリ３０の充電を促進することとした。
【００７０】
図６は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１１０〜ステップ１３０の処理がステップ３００〜３５０に置き換えられ、ステップ２３０〜ステップ２４０の処理がステップ３６０に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図６において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７１】
図６に示すルーチンでは、ステップ１００の処理後、バッテリ３０の充電量SOCが取得される（ステップ３００）。充電量SOCは、充電回路３２により検出される。また、燃料中のエタノール濃度Eが取得される（ステップ３１０）。エタノール濃度Eは、エタノール濃度センサ９０により検出される。
【００７２】
その後、ステップ３２０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０は充電される。
【００７３】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次に、ステップ３３０において、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図５で述べた、「蓄熱温水昇温優先マップ」が記憶されている。蓄熱温水昇温優先マップから、ステップ３１０で取得されたエタノール濃度Eに対応する蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が取得される。
【００７４】
続いて、ステップ３００で取得されたバッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1よりも大きいか否かが判定される（ステップ３４０）。充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1よりも大きいと判定された場合には、蓄熱タンク７４の温水の温度である蓄熱タンク温水温度thw1が取得される（ステップ３５０）。蓄熱タンク温水温度thw1は、加熱通路温度センサ７８により検出される。その後、図４のステップ１４０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【００７５】
一方、ステップ３４０において、バッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1以下であると判定された場合には、その後、図４のステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは中止される。
【００７６】
なお、上述したステップ３２０において、外部電源が接続されていないと判定された場合には、続いて、ステップ３６０において、バッテリ３０の充電量SOCが規定値よりも高いか否かが判定される。規定値として例えば３０％が設定される。充電量SOCが規定値よりも高いと判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCに余裕があると判断できる。この場合、上述したステップ３５０以降と同様の処理が実行される。一方、充電量SOCが規定値以下であると判定された場合には、ＥＣＵ５０はバッテリ３０の充電量SOCが不足していると判断できる。この場合、上述したステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは実行されることなく、本ルーチンの処理は終了される。
【００７７】
以上説明したように、図６に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが高いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を低く設定することができる。エタノール濃度Eが高いほど燃料は気化しにくくエンジン１２の始動性は悪化するところ、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1が低く設定されることで、バッテリ３０の充電量の確保よりも、暖機に必要な熱量の確保を優先的に行うことができる。
【００７８】
また、図６に示すルーチンによれば、エタノール濃度Eが低いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を高く設定することができる。エタノール濃度Eが低い場合には、エンジンの始動性は確保されるため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を高く設定することで、ヒータ７６による電力消費を抑えることができる。そのため、バッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００７９】
このように、本実施形態のシステムによれば、エタノール濃度Eに応じて適切に蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を設定することで、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００８０】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ３２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が実現されている。
【００８１】
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図７〜図８を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図８のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００８２】
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態２のシステムによれば、エタノール濃度Eが高いほど蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc1を低く設定し、優先的に温水プレヒートを実行させることができる。ところで、エンジン１２内の冷却水の温度が高い場合には、エンジン１２の始動性は確保されるため、これも考慮されることが望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、エンジン１２内の水温とエタノール濃度とに基づいて蓄熱温水昇温優先判定充電量を設定することとする。
【００８３】
具体的な制御の概要について説明する。図７は、実施の形態３のシステムにおいて用いられる「蓄熱温水昇温優先マップ」について説明するための図である。図７の蓄熱温水昇温優先マップには、エンジン１２の水温thwと、燃料中のエタノール濃度Eと、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2との関係が表されている。蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2は、エンジン１２の水温thwが高いほど高く設定されている。また、燃料中のエタノール濃度Eが低いほど高く設定されている。
【００８４】
本実施形態のシステムでは、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を判定値として用い、燃料が気化しやすい水温thwが高くエタノール濃度Eが低い場合ほど判定値ksoc2を高く設定して、温水プレヒートの実行を抑制することとした。一方、燃料が気化しにくい水温thwが低くエタノール濃度Eが高い場合ほど判定値ksoc2を低く設定して、温水プレヒートの実行を促進することとした。
【００８５】
図８は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ３２０〜ステップ３４０の処理がステップ４００〜４３０に置き換えられている点を除き、図６に示すルーチンと同様である。以下、図８において、図６に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８６】
図８に示すルーチンでは、ステップ３１０の処理後、エンジン１２の水温thwが取得される（ステップ４００）。水温thwは、冷却通路温度センサ６６により検出される。
【００８７】
その後、ステップ４１０において、バッテリ３０と外部電源とが接続されているか否かが判定される。具体的には、充電回路３２によりバッテリ３０と外部電源との接続状態が検出される。上述した通り、バッテリ３０が外部電源に接続されると、外部電源からの電力供給を受けてバッテリ３０は充電される。
【００８８】
外部電源が接続されていると判定された場合には、次に、ステップ４２０において、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2が算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図７で述べた、蓄熱温水昇温優先マップが記憶されている。蓄熱温水昇温優先マップから、ステップ３１０で取得されたエタノール濃度Eとステップ４００で取得された水温thwとに対応する蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2が取得される。
【００８９】
続いて、ステップ３００で取得されたバッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2よりも大きいか否かが判定される（ステップ４３０）。充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2よりも大きいと判定された場合には、その後、図６のステップ３５０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【００９０】
一方、ステップ４３０において、バッテリ３０の充電量SOCが蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2以下であると判定された場合には、その後、図６のステップ２１０以降と同様の処理がなされ、温水プレヒートは中止される。
【００９１】
以上説明したように、図８に示すルーチンによれば、水温thwが高くエタノール濃度Eが低いほど、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を高く設定することができる。水温thwが高くエタノール濃度Eが低いほど、燃料は気化しやすくエンジン１２の始動性は良好であるため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を高く設定することで、温水プレヒートの優先度を下げてヒータ７６による電力消費を抑制することができる。そのため、バッテリ３０の充電を好適に促進することができる。
【００９２】
また、図８に示すルーチンによれば、水温thwが低くエタノール濃度Eが高いほど、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を低く設定することができる。水温thwが低く燃料中のエタノール濃度Eが高いほど、燃料は気化しにくくエンジン１２の始動性は悪化するため、蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を低く設定することで、温水プレヒートを優先的に実行し、暖機に必要な熱量の確保を優先的に行うことができる。
【００９３】
このように、本実施形態のシステムによれば、水温thwとエタノール濃度Eとに応じて適切に蓄熱温水昇温優先判定充電量ksoc2を設定することで、内燃機関の始動性向上と、車両走行開始後の燃費の向上とを実現することができる。
【００９４】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「外部電源接続判定手段」が実現されている。
【００９５】
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図９〜図１０を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１及び図２に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図１０のルーチンを実施させることで実現することができる。
【００９６】
［実施の形態４における特徴的制御］
蓄熱システム５８を車両に搭載する場合には、ヒータ７６の小型小容量化、蓄熱タンク７４の小型化が望まれる。しかし、上述した通り暖機には所定の熱量を要する。小型の蓄熱タンク７４を用いる場合には、水量が少ないため、必要な熱量を得るために水温を高める必要性が生じる。この場合、小型小容量のヒータ７６では、水温は上昇し難いため温水プレヒートが長時間なされていることを要する。そこで、本実施形態のシステムでは、外部情報を用いて、現在から所定時間後までの最低外気温度を見越して温水プレヒートを実行することとした。
【００９７】
より具体的な制御の概要について説明する。図９は、実施の形態４のシステムにおいて用いられる「要求温水温度マップ」について説明するための図である。図９の要求温水温度マップには、現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度thaoutminと、燃料中のエタノール濃度Eと、要求温水温度kthwとの関係が表されている。最低外気温度thaoutminとは、外部情報（気象情報など）から予測されている所定時間後の外気温度である。要求温水温度kthwとは、エンジン１２を好適に始動させるために、暖機に必要とされる熱量を確保するための温度であり、蓄熱タンク７４に貯蔵された温水の温度である。
【００９８】
図９に示す通り、要求温水温度kthwは、最低外気温度thaoutminが低いほど高く設定されている。また、燃料中のエタノール濃度Eが高いほど高く設定されている。本実施形態では、最低外気温度thaoutminが低くエタノール濃度が高いほど、要求温水温度kthwを高く設定し、温水プレヒートを実行することとした。
【００９９】
図１０は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する蓄熱温水プレヒート制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、ステップ１４０〜ステップ１５０の処理がステップ５００〜５１０に置き換えられている点を除き、図４に示すルーチンと同様である。以下、図１０において、図４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１００】
図１０に示すルーチンでは、ステップ１３０の処理後、外部情報より、現在から所定時間後までに予測される最低外気温度thaoutminが取得される（ステップ５００）。外部情報として、例えば通信回線を通じて取得される気象予報情報や過去の統計データ等が用いられる。本実施形態のシステムは、気象予報情報等を取得可能な通信設備を備えており、取得されたデータから、現在から所定時間後までの最低外気温度thaoutminを取得する。なお、上述の所定時間は、予め実験等により定められる。一例として、完全暖機後から水温が常温まで低下するまでの時間が設定される。
【０１０１】
続いて、ステップ１５０において、要求温水温度kthwが算出される。具体的には、ＥＣＵ５０には、上記図９で述べた「要求温水温度マップ」が記憶されている。要求温水温度マップから、ステップ１３０で取得されたエタノール濃度Eとステップ５００で取得された最低外気温度thaoutminとに対応する要求温水温度kthwが取得される。なお、要求温水温度kthwは、エンジン１２の構造や蓄熱タンク７４に貯蔵される水量等も鑑みて、エンジン１２の十分な暖機に要する熱量を確保できるように予め実験等により定められている。
【０１０２】
その後、図４のステップ１６０以降と同様の処理がなされ、条件を満たす場合には、温水プレヒートが実行される（ステップ１９０）。
【０１０３】
以上説明したように、図１０に示すルーチンによれば、最低外気温度thaoutminが低くエタノール濃度Eが高いほど、要求温水温度kthwを高く設定することができる。エタノール濃度Eに加え、現在から所定時間後までに予測される最低外気温度thaoutminに基づいて温水プレヒートを実行することができるため、小型の蓄熱タンク７４や小型小容量のヒータ７６が用いられる場合であっても、将来の外気温度の低下を見越して、暖機に必要な熱量を確実に得ることができる。また、常に最低外気温度を更新することで、外気温度変化が激しい場合であっても、最適な始動性を確保することができる。
【０１０４】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ５００の処理を実行することにより前記第５の発明における「最低外気温度取得手段」が、上記ステップ５１０の処理を実行することにより前記第５の発明における「要求水温設定手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１０５】
１０ 駆動システム
１２ 内燃機関、エンジン
１４ モータ
３０ バッテリ
３２ 充電回路
３４ 充電プラグ
５６ 冷却システム
５８ 蓄熱システム
６０ 冷却通路
６２ 加熱通路
６３ シリンダヘッド
６４ ラジエータ
６６ 冷却通路温度センサ
６８ 機械式ウォータポンプ
７０ シリンダブロック
７２ 電動式ウォータポンプ
７４ 蓄熱タンク
７６ ヒータ
７８ 加熱通路温度センサ
８６ 外気温度センサ
８８ 点火スイッチ
９０ エタノール濃度センサ
E エタノール濃度
ksoc1、ksoc2 蓄熱温水昇温優先判定充電量
kthw 要求温水温度
SOC 充電量
thaout 外気温度
thaoutmin 最低外気温度
thw 水温
thw1 蓄熱タンク温水温度
XHEATER 温水プレヒート実行フラグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコールが混合された燃料を使用可能な内燃機関と、
電力が供給されることにより前記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、
前記冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池と、を備えるハイブリッドシステムの制御装置において、
前記燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する要求水温設定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあるか否かを判定する内燃機関停止状態判定手段と、
前記蓄電池が外部電源に接続されているか否かを判定する外部電源接続判定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあり、前記蓄電池が外部電源に接続されている場合に、前記冷却水の水温が前記要求水温に達するまで、前記冷却水加熱装置に電力を供給する冷却水プレヒート手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項２】
前記冷却水プレヒート手段は、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させる手段、を更に備えること、
を特徴とする請求項１記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項３】
前記冷却水プレヒート手段は、
外部電源から供給される電力量が一定である場合に、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させる充電比率変更手段、を更に備えること、
を特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項４】
外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項５】
現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度を取得する最低外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記最低外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項１】
アルコールが混合された燃料を使用可能な内燃機関と、
電力が供給されることにより前記内燃機関の冷却水を加熱する冷却水加熱装置と、
前記冷却水加熱装置に電力を供給可能であり、少なくとも外部電源に接続されて充電可能な蓄電池と、を備えるハイブリッドシステムの制御装置において、
前記燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、
前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定する要求水温設定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあるか否かを判定する内燃機関停止状態判定手段と、
前記蓄電池が外部電源に接続されているか否かを判定する外部電源接続判定手段と、
前記内燃機関が停止状態にあり、前記蓄電池が外部電源に接続されている場合に、前記冷却水の水温が前記要求水温に達するまで、前記冷却水加熱装置に電力を供給する冷却水プレヒート手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項２】
前記冷却水プレヒート手段は、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させる手段、を更に備えること、
を特徴とする請求項１記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項３】
前記冷却水プレヒート手段は、
外部電源から供給される電力量が一定である場合に、前記要求水温が高いほど前記冷却水加熱装置に供給される電力量を増大させると共に、前記蓄電池に充電される電力量を減少させる充電比率変更手段、を更に備えること、
を特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項４】
外気温度を取得する外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【請求項５】
現在から所定時間後までの予測されている最低外気温度を取得する最低外気温度取得手段を備え、
前記要求水温設定手段は、前記最低外気温度が低く前記アルコール濃度が高いほど要求水温を高く設定すること、
を特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のハイブリッドシステムの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１４９３１４（Ｐ２０１１−１４９３１４Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０２９１（Ｐ２０１０−１０２９１）
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２０日（２０１０．１．２０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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