車両の制御装置
【課題】エンジンの冷却性能を保ちつつ、停車時にエンジンを運転する。
【解決手段】エンジンは、冷却水の温度に基づいてフィードバック制御される。停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、エンジンの運転状態が、効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、エンジンが制御される。冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、たとえば、出力が低下するようにエンジンが制御される。
【解決手段】エンジンは、冷却水の温度に基づいてフィードバック制御される。停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、エンジンの運転状態が、効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、エンジンが制御される。冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、たとえば、出力が低下するようにエンジンが制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、停車時に内燃機関の動力を用いて発電した電力を車両の外部に供給する場合に内燃機関を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関と電動モータとが搭載され、少なくともいずれか一方からの駆動力により走行可能なハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両は、内燃機関からの動力を用いて、電動モータまたは発電機により発電することができる。発電された電力は、主に、ハイブリッド車両の走行に費やされる。また、特開平２−１４２３２９号公報（特許文献１）に記載のように、ハイブリッド車両に搭載されている発電機を家庭用の非常電力として使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１４２３２９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、停車中は、走行中に比べて、空気によるエンジンの冷却性能が低下する。しかしながら、特開平２−１４２３２９号公報には、低下した冷却性能を補う方法については何等記載されていない。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の冷却性能を保ちつつ、停車時に内燃機関を運転することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、内燃機関により駆動されて発電する発電機とが搭載され、停車中に発電機が発電した電力を外部の機器に供給可能な車両の制御装置である。制御装置は、内燃機関の冷却水の温度を検出するための手段と、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、内燃機関の運転状態が、内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、冷却水の温度に基づいて内燃機関を制御するための制御手段とを備える。
【０００７】
この構成によると、内燃機関は、冷却水の温度に基づいてフィードバック制御される。内燃機関は、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、内燃機関の運転状態が、内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように制御される。これにより、内燃機関の冷却水の温度が低い場合には、所望の効率を実現する運転状態で内燃機関を運転することができる。一方、内燃機関の冷却水の温度が高い場合には、たとえば内燃機関が冷却水へ排出する熱量が減少するように運転状態を変化させることができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。その結果、内燃機関の冷却性能を保ちつつ、停車時に内燃機関を運転することができる。
【０００８】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、請求項１の発明の構成に加えて、制御手段は、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するように内燃機関を制御する。
【０００９】
この構成によると、冷却水の温度が高いほど、内燃機関の出力が低下される。これにより、内燃機関が冷却水へ排出する熱量を低減することができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。
【００１０】
第３の発明に係る車両の制御装置は、請求項１または２の発明の構成に加えて、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、車両の走行中に比べて、上限温度が高くなるように変更するための手段をさらに備える。
【００１１】
この構成によると、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している間、上限温度が高くされる。これにより、所望の効率を実現する運転状態で内燃機関を運転する領域を大きくすることができる。
【００１２】
第４の発明に係る車両の制御装置は、請求項１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた効率は、内燃機関の最高効率である。
【００１３】
この構成によると、効率が最も高くなるように内燃機関を制御することができる。そのため、内燃機関が冷却水に捨てる熱量を最小限にすることができる。その結果、冷却水の温度上昇を必要最小限に制限することができる。
【００１４】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、請求項１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた条件に従って運転状態が変化するように、内燃機関を制御する。
【００１５】
この構成によると、燃料消費率に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、たとえば、燃料消費率が最小限となるように運転状態を変化させることができる。その結果、燃料消費率を必要最小限にすることができる。
【００１６】
第６の発明に係る車両の制御装置は、請求項１の発明の構成に加えて、車両の走行中、車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた第１の条件に従って運転状態が変化するように内燃機関を制御するための手段をさらに備える。制御手段は、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、第１の条件の代わりに、内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた第２の条件に従って運転状態が変化するように、内燃機関を制御する。
【００１７】
この構成によると、車両の走行中は、車両の騒音および／または振動に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、たとえば車両の騒音および／または振動が許容範囲に収まるように運転状態を変化させることができる。一方、車両が停車し、かつ車両から外部の機器に電力を供給している場合は、運転者等が車両に搭乗していないため、騒音および振動を低減する必要性が小さい。したがって、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、車両の騒音および／または振動に関して定められた条件の代わりに、内燃機関の燃料消費率に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、騒音および振動よりも、燃料消費率を優先することができる。たとえば、燃料消費率が最小限となるように運転状態を変化させることができる。その結果、燃料消費率を必要最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プラグインハイブリッド車両を示す概略構成図である。
【図２】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その１）である。
【図３】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その２）である。
【図４】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その３）である。
【図５】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その４）である。
【図６】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図７】エンジンの効率が最高効率となる運転状態などを示す図である。
【図８】冷却水の温度とエンジンの出力ＰＥとを示す図（その１）である。
【図９】冷却水の温度とエンジンの出力ＰＥとを示す図（その２）である。
【図１０】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造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】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１を参照して、プラグインハイブリッド車両には、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。本実施の形態におけるプラグインハイブリッド車両には、エンジン１００および電動モータ（第２ＭＧ１２０）が駆動源として搭載される。
【００２１】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２２】
この車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００２３】
エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気を燃焼室内で燃焼することによって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。
【００２４】
エンジン１００は、冷却水を用いて冷却される。冷却水の温度は温度センサ１０４により検出される。温度センサ１０４の検出結果を表わす信号は、ＥＣＵ１７０に入力される。通常、エンジン１００は、冷却水の温度が予め定められた上限温度以下になるように制御される。たとえば、冷却水の温度が上限温度に達すると、ラジエータファンが回転するように制御される。
【００２５】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００２６】
第１ＭＧ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００２７】
第１ＭＧ１１０が発電機として作用している場合、第１ＭＧ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１ＭＧ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１ＭＧ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２ＭＧ１２０についても同様である。
【００２８】
第２ＭＧ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００２９】
第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００３０】
プラグインハイブリッド車両の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３１】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００３２】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３３】
バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００３４】
図２を参照して、プラグインハイブリッド車両の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車両には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。
【００３５】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００３６】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００３７】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００３８】
バッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００３９】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００４０】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１ＭＧ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４１】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１ＭＧ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１ＭＧ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４２】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２ＭＧ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４３】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２ＭＧ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２ＭＧ１２０により発
電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４４】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４５】
ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００４６】
すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。
【００４７】
ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。
【００４８】
充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。充電器２４０は、バッテリ１５０を充電するために、交流電力を直流電力に変換するとともに、昇圧する。充電器２４０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４９】
インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車両の側部に設けられる。図３に示すように、インレット２５０には、プラグインハイブリッド車両と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。
【００５０】
充電ケーブル３００は、バッテリ１５０に充電される電力をプラグインハイブリッド車両の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車両に伝達する。充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０とを含む。
【００５１】
充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、プラグインハイブリッド車両に設けられたインレット２５０に接続される。充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車両の外部の電源４０２から交流電力が供給される。
【００５２】
本実施の形態においては、充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車両と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０が閉じられる。
【００５３】
図４を参照して、本実施の形態におけるハイブリッド車には、さらに、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００が搭載される。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、ＥＣＵ１７０により制御される。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、直流電力を交流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、降圧回路としても機能する。
【００５４】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００を別途設ける代わりに、充電器２４０が双方向に電力を変換するように構成してもよい。すなわち、第１ＭＧ１１０が発電し、コンバータ２００を介して供給された直流電力を交流電力に変換するとともに、降圧するように充電器２４０を構成してもよい。
【００５５】
本実施の形態において、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、少なくとも車両が停止しているという条件が満たされた場合、交流電力を出力するように制御される。図５に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００から出力された電力は、たとえばプラグインハイブリッド車両の側面、荷室内面などに設けられたコンセント５０２から、家屋などの建築物内の電気機器に供給することができる。たとえば、汎用のケーブル５０４を介して、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６に電力が供給される。なお、電力を供給するための専用のケーブルを用いてもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００をプラグインハイブリッド車の外部に設けたり、建築物の内部に設けたりしてもよい。
【００５６】
さらに、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００が降圧機能を有しなくてもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００を設けなくてもよい。
【００５７】
停車中にプラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６に電力を供給する際、第１ＭＧ１１０により発電するために、エンジン１００が運転される。
【００５８】
図６を参照して、ＥＣＵ１７０の機能について説明する。なお、以下に説明する機能は、ソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００５９】
ＥＣＵ１７０は、第１制御部１７１と、第２制御部１７２と、変更部１７４とを備える。第１制御部１７１は、冷却水の温度に基づいてエンジン１００をフィードバック制御する。より具体的には、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００を制御する。
【００６０】
図７を参照して、冷却水の温度が上限温度に比べて十分に低い場合は、エンジン１００の運転状態が、「Ｍ」で示される、効率が最高値になるときの運転状態（トルクおよびエンジン回転速度）になるように、エンジン１００が制御される。一方、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００６１】
たとえば、図８に示すように、冷却水の温度が上限温度に到達すると、効率が最高効率となるときの運転状態によって実現される出力ＰＥＭから出力ＰＥが低下するようにエンジン１００が制御される。したがって、効率は低下する。
【００６２】
出力ＰＥの低下量は、たとえば、実験およびシミュレーションなどに基づいて冷却水の温度が上限温度を超えないような値に定められる。なお、外気温に応じて低下量を補正するようにしてもよい。たとえば、外気温が高いほど、出力ＰＥがより低くなるようにしてもよい。また、プラグインハイブリッド車両のボンネットが開いている場合は、開いている場合に比べて、出力ＰＥが高くなる（低下量が小さくなる）ようにしてもよい。さらに、プラグインハイブリッド車両に組み込まれている冷却装置（ラジエータなど）とは別に、外部の冷却装置がプラグインハイブリッド車両に接続されている場合は、接続されていない場合に比べて、出力ＰＥが高くなる（低下量が小さくなる）ようにしてもよい。
【００６３】
さらに、図９に示すように、出力ＰＥが徐々に低下するようにしてもよい。さらに、周知の比例制御、微分制御および積分制御を用いて、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力ＰＥがより低くなるようにしてもよい。
【００６４】
なお、効率が最高値になるときの運転状態は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて、予め定められる。たとえば、各運転状態において効率を計算し、計算された効率が最も高い運転状態が特定される。効率は、たとえば、燃料消費率から算出される消費エネルギと、ベンチテストの結果から得られるエンジン１００の出力とから算出される。なお、効率を計算する方法は周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００６５】
図７に戻って、一例として、エンジン１００は、その運転状態が予め定められた燃費最適作動線に従って変化するように制御される。燃費最適作動線は、燃費が最適になる運転状態を結ぶ線である。すなわち、燃費最適作動線は、エンジン１００の燃料消費率を考慮して定められた条件を示す。燃費最適作動線は、実験およびシミュレーションの結果に基づいて予め定められる。なお、燃費最適作動線を定める方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００６６】
後述するように、プラグインハイブリッド車両の走行中は、「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間は、点線で示すＮＶ(Noise and Vibration)ラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。しかしながら、停車し、かつ第１ＭＧ１１０が発電した電力をプラグインハイブリッド車両の外部の電気機器５０６に供給している場合、ＮＶラインの代わりに、燃費最適作動線に従って運転状態が変化するように、エンジン１００が制御される。
【００６７】
第２制御部１７２は、プラグインハイブリッド車両の走行中、図７において「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、点線で示すＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００を制御する。ＮＶラインは、エンジン１００によって発生するプラグインハイブリッド車両の振動およびノイズのうちの少なくともいずれか一方が許容範囲になる運転状態を結ぶ線である。すなわち、ＮＶラインは、プラグインハイブリッド車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた条件を示す。
【００６８】
なお、「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との区間以外の領域においては、運転状態が燃費最適作動線に従って変化するように制御するようにしてもよい。
【００６９】
変更部１７４は、プラグインハイブリッド車両が停車し、かつ第１ＭＧ１１０が発電した電力を、プラグインハイブリッド車両の外部の電気機器５０６に供給している場合、プラグインハイブリッド車両の走行中に比べて、上限温度が高くなるように変更する。図８および図９に示すように、プラグインハイブリッド車両の走行中には温度ＴＷ１（ＴＷ１＞０）に設定されていた上限温度が、温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定される。
【００７０】
温度ＴＷ１は、車両の走行中にエンジン１００の負荷が過剰になった場合を考慮して、ある程度低めに定められた温度である。一方、温度ＴＷ２は、エンジン１００を発電のために駆動している場合には負荷が過剰になる可能性が低いことに鑑みて、温度ＴＷ１よりも高く設定される。
【００７１】
図１０を参照して、ＥＣＵ１７０が実行するプログラムの制御構造について説明する。 ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０は、停車中であるか否かを判断する。たとえば、周知の車速センサにより検出される車速が零であるか否かに基づいて、停車中であるか否かが判断される。
【００７２】
停車中である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。プラグインハイブリッド車が走行中であると（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００７３】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されているか否かを判断する。たとえば、スイッチを押すなどの予め定められた操作が行なわれた場合、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されていると判断される。
【００７４】
プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。電力供給が要求されていないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００７５】
Ｓ１０４にて、冷却水の上限温度を温度ＴＷ１に設定する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車両の運転状態に応じてエンジン１００を制御する。エンジン１００の駆動が必要である場合は、前述したように、図７「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、ＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。また、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１以下になるように、ラジエータファンなどが制御される。なお、その他の運転領域におけるエンジン１００の制御態様については、周知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００７６】
Ｓ１０８にて、冷却水の上限温度を温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１７０は、温度センサ１０４から送信された信号に基づいて、エンジン１００の冷却水の温度を検出する。
【００７７】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１７０は、冷却水の温度に基づいてエンジン１００をフィードバック制御する。上述したように、冷却水の温度と上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が最高効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００が制御される。また、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００７８】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１７０は、発電するように第１ＭＧ１１０を制御する。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１７０は、第１ＭＧ１１０が発電した直流電力を降圧し、交流電力に変換し、交流電力を出力するようにＡＣ／ＤＣ変換回路５００を制御する。
【００７９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、プラグインハイブリッド車両の制御態様について説明する。
【００８０】
停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されていない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１に設定される（Ｓ１０４）。また、プラグインハイブリッド車が走行中であると（Ｓ１００にてＮＯ）、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１に設定される（Ｓ１０４）。
【００８１】
これらの場合は、プラグインハイブリッド車両の運転状態に応じてエンジン１００が制御される（Ｓ１０６）。すなわち、アクセル操作およびブレーキ操作などの運転者による操作に応じて、エンジン１００が制御される。エンジン１００の駆動が必要である場合は、前述したように、図７「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、ＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。また、冷却水の温度が温度ＴＷ１以下になるようにラジエータファンなどが制御される。
【００８２】
停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合は（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、冷却水の温度に基づいてエンジン１００がフィードバック制御される（Ｓ１１２）。冷却水の温度と上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が最高効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００が制御される。また、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００８３】
これにより、エンジン１００の冷却水の温度が低い場合には、最高効率を実現する運転状態でエンジン１００を運転することができる。一方、エンジン１００の冷却水の温度が高い場合には、エンジン１００が冷却水へ排出する熱量が減少するように運転状態を変化させることができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。その結果、エンジン１００の冷却性能を保ちつつ、停車時にエンジン１００を運転することができる。
【００８４】
このように、停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合は（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジン１００の出力が、効率が最高効率になるときの出力以下に制限される。そのため、出力が突発的に過剰になる可能性が小さい。よって、冷却水の上限温度を低めに設定する必要性が小さい。したがって、この場合、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定される（Ｓ１０８）。これにより、エンジン１００の効率が最高効率となるように制御される領域を拡大することができる。
【００８５】
第１ＭＧ１１０は、発電するように制御される（Ｓ１１４）。さらに、第１ＭＧ１１０が発電した直流電力を降圧し、交流電力に変換し、交流電力を出力するようにＡＣ／ＤＣ変換回路５００が制御される（Ｓ１１６）。これにより、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器への電力供給が可能となる。
【００８６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１００ エンジン、１０２ 触媒、１０４ 温度センサ、１１０ 第１ＭＧ、１２０ 第２ＭＧ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７１ 第１制御部、１７２ 第２制御部、１７４ 変更部、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２３０ ＳＭＲ、２４０ 充電器、２５０ インレット、３００ 充電ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ プラグ、４００ コンセント、４０２ 電源、５００ ＡＣ／ＤＣ変換回路、５０２ コンセント、５０４ ケーブル、５０６ 電気機器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、停車時に内燃機関の動力を用いて発電した電力を車両の外部に供給する場合に内燃機関を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関と電動モータとが搭載され、少なくともいずれか一方からの駆動力により走行可能なハイブリッド車両が知られている。ハイブリッド車両は、内燃機関からの動力を用いて、電動モータまたは発電機により発電することができる。発電された電力は、主に、ハイブリッド車両の走行に費やされる。また、特開平２−１４２３２９号公報（特許文献１）に記載のように、ハイブリッド車両に搭載されている発電機を家庭用の非常電力として使用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１４２３２９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、停車中は、走行中に比べて、空気によるエンジンの冷却性能が低下する。しかしながら、特開平２−１４２３２９号公報には、低下した冷却性能を補う方法については何等記載されていない。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関の冷却性能を保ちつつ、停車時に内燃機関を運転することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係る車両の制御装置は、内燃機関と、内燃機関により駆動されて発電する発電機とが搭載され、停車中に発電機が発電した電力を外部の機器に供給可能な車両の制御装置である。制御装置は、内燃機関の冷却水の温度を検出するための手段と、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、内燃機関の運転状態が、内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、冷却水の温度に基づいて内燃機関を制御するための制御手段とを備える。
【０００７】
この構成によると、内燃機関は、冷却水の温度に基づいてフィードバック制御される。内燃機関は、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、内燃機関の運転状態が、内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように制御される。これにより、内燃機関の冷却水の温度が低い場合には、所望の効率を実現する運転状態で内燃機関を運転することができる。一方、内燃機関の冷却水の温度が高い場合には、たとえば内燃機関が冷却水へ排出する熱量が減少するように運転状態を変化させることができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。その結果、内燃機関の冷却性能を保ちつつ、停車時に内燃機関を運転することができる。
【０００８】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、請求項１の発明の構成に加えて、制御手段は、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するように内燃機関を制御する。
【０００９】
この構成によると、冷却水の温度が高いほど、内燃機関の出力が低下される。これにより、内燃機関が冷却水へ排出する熱量を低減することができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。
【００１０】
第３の発明に係る車両の制御装置は、請求項１または２の発明の構成に加えて、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、車両の走行中に比べて、上限温度が高くなるように変更するための手段をさらに備える。
【００１１】
この構成によると、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している間、上限温度が高くされる。これにより、所望の効率を実現する運転状態で内燃機関を運転する領域を大きくすることができる。
【００１２】
第４の発明に係る車両の制御装置は、請求項１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められた効率は、内燃機関の最高効率である。
【００１３】
この構成によると、効率が最も高くなるように内燃機関を制御することができる。そのため、内燃機関が冷却水に捨てる熱量を最小限にすることができる。その結果、冷却水の温度上昇を必要最小限に制限することができる。
【００１４】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、請求項１の発明の構成に加えて、制御手段は、内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた条件に従って運転状態が変化するように、内燃機関を制御する。
【００１５】
この構成によると、燃料消費率に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、たとえば、燃料消費率が最小限となるように運転状態を変化させることができる。その結果、燃料消費率を必要最小限にすることができる。
【００１６】
第６の発明に係る車両の制御装置は、請求項１の発明の構成に加えて、車両の走行中、車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた第１の条件に従って運転状態が変化するように内燃機関を制御するための手段をさらに備える。制御手段は、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、第１の条件の代わりに、内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた第２の条件に従って運転状態が変化するように、内燃機関を制御する。
【００１７】
この構成によると、車両の走行中は、車両の騒音および／または振動に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、たとえば車両の騒音および／または振動が許容範囲に収まるように運転状態を変化させることができる。一方、車両が停車し、かつ車両から外部の機器に電力を供給している場合は、運転者等が車両に搭乗していないため、騒音および振動を低減する必要性が小さい。したがって、車両が停車し、かつ発電機が発電した電力を車両の外部の機器に供給している場合、車両の騒音および／または振動に関して定められた条件の代わりに、内燃機関の燃料消費率に関して定められた条件を満たすように運転状態が変化する。そのため、騒音および振動よりも、燃料消費率を優先することができる。たとえば、燃料消費率が最小限となるように運転状態を変化させることができる。その結果、燃料消費率を必要最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】プラグインハイブリッド車両を示す概略構成図である。
【図２】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その１）である。
【図３】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その２）である。
【図４】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その３）である。
【図５】プラグインハイブリッド車両の電気システムを示す図（その４）である。
【図６】ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図７】エンジンの効率が最高効率となる運転状態などを示す図である。
【図８】冷却水の温度とエンジンの出力ＰＥとを示す図（その１）である。
【図９】冷却水の温度とエンジンの出力ＰＥとを示す図（その２）である。
【図１０】ＥＣＵが実行するプログラムの制御構造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】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２０】
図１を参照して、プラグインハイブリッド車両には、エンジン１００と、第１ＭＧ（Motor Generator）１１０と、第２ＭＧ１２０と、動力分割機構１３０と、減速機１４０と、バッテリ１５０とが搭載される。本実施の形態におけるプラグインハイブリッド車両には、エンジン１００および電動モータ（第２ＭＧ１２０）が駆動源として搭載される。
【００２１】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０、第２ＭＧ１２０、バッテリ１５０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１７０により制御される。なお、ＥＣＵ１７０は複数のＥＣＵに分割するようにしてもよい。
【００２２】
この車両は、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行する。すなわち、エンジン１００および第２ＭＧ１２０のうちのいずれか一方もしくは両方が、運転状態に応じて駆動源として自動的に選択される。
【００２３】
エンジン１００は、内燃機関である。燃料と空気の混合気を燃焼室内で燃焼することによって、出力軸であるクランクシャフトが回転する。エンジン１００から排出される排気ガスは、触媒１０２によって浄化された後、車外に排出される。
【００２４】
エンジン１００は、冷却水を用いて冷却される。冷却水の温度は温度センサ１０４により検出される。温度センサ１０４の検出結果を表わす信号は、ＥＣＵ１７０に入力される。通常、エンジン１００は、冷却水の温度が予め定められた上限温度以下になるように制御される。たとえば、冷却水の温度が上限温度に達すると、ラジエータファンが回転するように制御される。
【００２５】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０は、動力分割機構１３０を介して接続されている。エンジン１００が発生する動力は、動力分割機構１３０により、２経路に分割される。一方は減速機１４０を介して前輪１６０を駆動する経路である。もう一方は、第１ＭＧ１１０を駆動させて発電する経路である。
【００２６】
第１ＭＧ１１０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第１ＭＧ１１０は、動力分割機構１３０により分割されたエンジン１００の動力により発電する。第１ＭＧ１１０により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ１５０の残存容量の状態に応じて使い分けられる。たとえば、通常走行時では、第１ＭＧ１１０により発電された電力はそのまま第２ＭＧ１２０を駆動させる電力となる。一方、バッテリ１５０の残存容量（ＳＯＣ：State Of Charge）が予め定められた値よりも低い場合、第１ＭＧ１１０により発電された電力は、後述するインバータにより交流から直流に変換される。その後、後述するコンバータにより電圧が調整されてバッテリ１５０に蓄えられる。
【００２７】
第１ＭＧ１１０が発電機として作用している場合、第１ＭＧ１１０は負のトルクを発生している。ここで、負のトルクとは、エンジン１００の負荷となるようなトルクをいう。第１ＭＧ１１０が電力の供給を受けてモータとして作用している場合、第１ＭＧ１１０は正のトルクを発生する。ここで、正のトルクとは、エンジン１００の負荷とならないようなトルク、すなわち、エンジン１００の回転をアシストするようなトルクをいう。なお、第２ＭＧ１２０についても同様である。
【００２８】
第２ＭＧ１２０は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルを備える、三相交流回転電機である。第２ＭＧ１２０は、バッテリ１５０に蓄えられた電力および第１ＭＧ１１０により発電された電力のうちの少なくともいずれかの電力により駆動する。
【００２９】
第２ＭＧ１２０の駆動力は、減速機１４０を介して前輪１６０に伝えられる。これにより、第２ＭＧ１２０はエンジン１００をアシストしたり、第２ＭＧ１２０からの駆動力により車両を走行させたりする。なお、前輪１６０の代わりにもしくは加えて後輪を駆動するようにしてもよい。
【００３０】
プラグインハイブリッド車両の回生制動時には、減速機１４０を介して前輪１６０により第２ＭＧ１２０が駆動され、第２ＭＧ１２０が発電機として作動する。これにより第２ＭＧ１２０は、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第２ＭＧ１２０により発電された電力は、バッテリ１５０に蓄えられる。
【００３１】
動力分割機構１３０は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含む遊星歯車から構成される。ピニオンギヤは、サンギヤおよびリングギヤと係合する。キャリアは、ピニオンギヤが自転可能であるように支持する。サンギヤは第１ＭＧ１１０の回転軸に連結される。キャリアはエンジン１００のクランクシャフトに連結される。リングギヤは第２ＭＧ１２０の回転軸および減速機１４０に連結される。
【００３２】
エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０が、遊星歯車からなる動力分割機構１３０を介して連結されることで、エンジン１００、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
【００３３】
バッテリ１５０は、複数のバッテリセルを一体化したバッテリモジュールを、さらに複数直列に接続して構成された組電池である。バッテリ１５０の電圧は、たとえば２００Ｖ程度である。バッテリ１５０には、第１ＭＧ１１０および第２ＭＧ１２０の他、車両の外部の電源から供給される電力が充電される。なお、バッテリ１５０の代わりにもしくは加えてキャパシタを用いるようにしてもよい。
【００３４】
図２を参照して、プラグインハイブリッド車両の電気システムについてさらに説明する。プラグインハイブリッド車両には、コンバータ２００と、第１インバータ２１０と、第２インバータ２２０と、ＳＭＲ（System Main Relay）２３０と、充電器２４０と、インレット２５０とが設けられる。
【００３５】
コンバータ２００は、リアクトルと、二つのｎｐｎ型トランジスタと、二つダイオードとを含む。リアクトルは、各バッテリの正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続点に他端が接続される。
【００３６】
２つのｎｐｎ型トランジスタは、直列に接続される。ｎｐｎ型トランジスタは、ＥＣＵ１７０により制御される。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すようにダイオードがそれぞれ接続される。
【００３７】
なお、ｎｐｎ型トランジスタとして、たとえば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることができる。
【００３８】
バッテリ１５０から放電された電力を第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０に供給する際、電圧がコンバータ２００により昇圧される。逆に、第１ＭＧ１１０もしくは第２ＭＧ１２０により発電された電力をバッテリ１５０に充電する際、電圧がコンバータ２００により降圧される。
【００３９】
コンバータ２００と、各インバータとの間のシステム電圧ＶＨは、電圧センサ１８０により検出される。電圧センサ１８０の検出結果は、ＥＣＵ１７０に送信される。
【００４０】
第１インバータ２１０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第１ＭＧ１１０の各コイルの中性点１１２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４１】
第１インバータ２１０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第１ＭＧ１１０に供給する。また、第１インバータ２１０は、第１ＭＧ１１０により発電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４２】
第２インバータ２２０は、Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームを含む。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは並列に接続される。Ｕ相アーム、Ｖ相アームおよびＷ相アームは、それぞれ、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを有する。各ｎｐｎ型トランジスタのコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードがそれぞれ接続される。そして、各アームにおける各ｎｐｎ型トランジスタの接続点は、第２ＭＧ１２０の各コイルの中性点１２２とは異なる端部にそれぞれ接続される。
【００４３】
第２インバータ２２０は、バッテリ１５０から供給される直流電流を交流電流に変換し、第２ＭＧ１２０に供給する。また、第２インバータ２２０は、第２ＭＧ１２０により発
電された交流電流を直流電流に変換する。
【００４４】
コンバータ２００、第１インバータ２１０および第２インバータ２２０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４５】
ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と充電器２４０との間に設けられる。ＳＭＲ２３０は、バッテリ１５０と電気システムとを接続した状態および遮断した状態を切換えるリレーである。ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が電気システムから遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が電気システムに接続される。
【００４６】
すなわち、ＳＭＲ２３０が開いた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などから電気的に遮断される。ＳＭＲ２３０が閉じた状態であると、バッテリ１５０が、コンバータ２００および充電器２４０などと電気的に接続される。
【００４７】
ＳＭＲ２３０の状態は、ＥＣＵ１７０により制御される。たとえば、ＥＣＵ１７０が起動すると、ＳＭＲ２３０が閉じられる。ＥＣＵ１７０が停止する際、ＳＭＲ２３０が開かれる。
【００４８】
充電器２４０は、バッテリ１５０とコンバータ２００との間に接続される。充電器２４０は、バッテリ１５０を充電するために、交流電力を直流電力に変換するとともに、昇圧する。充電器２４０は、ＥＣＵ１７０により制御される。
【００４９】
インレット２５０は、たとえばプラグインハイブリッド車両の側部に設けられる。図３に示すように、インレット２５０には、プラグインハイブリッド車両と外部の電源４０２とを連結する充電ケーブル３００のコネクタ３１０が接続される。
【００５０】
充電ケーブル３００は、バッテリ１５０に充電される電力をプラグインハイブリッド車両の外部の電源４０２からプラグインハイブリッド車両に伝達する。充電ケーブル３００は、コネクタ３１０と、プラグ３２０とを含む。
【００５１】
充電ケーブル３００のコネクタ３１０は、プラグインハイブリッド車両に設けられたインレット２５０に接続される。充電ケーブル３００のプラグ３２０は、家屋に設けられたコンセント４００に接続される。コンセント４００には、プラグインハイブリッド車両の外部の電源４０２から交流電力が供給される。
【００５２】
本実施の形態においては、充電ケーブル３００によりプラグインハイブリッド車両と外部の電源４０２とが連結された状態において、外部の電源４０２から供給された電力がバッテリ１５０に充電される。バッテリ１５０の充電時には、ＳＭＲ２３０が閉じられる。
【００５３】
図４を参照して、本実施の形態におけるハイブリッド車には、さらに、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００が搭載される。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、ＥＣＵ１７０により制御される。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、直流電力を交流電力に変換する。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、降圧回路としても機能する。
【００５４】
なお、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００を別途設ける代わりに、充電器２４０が双方向に電力を変換するように構成してもよい。すなわち、第１ＭＧ１１０が発電し、コンバータ２００を介して供給された直流電力を交流電力に変換するとともに、降圧するように充電器２４０を構成してもよい。
【００５５】
本実施の形態において、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００は、少なくとも車両が停止しているという条件が満たされた場合、交流電力を出力するように制御される。図５に示すように、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００から出力された電力は、たとえばプラグインハイブリッド車両の側面、荷室内面などに設けられたコンセント５０２から、家屋などの建築物内の電気機器に供給することができる。たとえば、汎用のケーブル５０４を介して、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６に電力が供給される。なお、電力を供給するための専用のケーブルを用いてもよい。また、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００をプラグインハイブリッド車の外部に設けたり、建築物の内部に設けたりしてもよい。
【００５６】
さらに、ＡＣ／ＤＣ変換回路５００が降圧機能を有しなくてもよい。ＡＣ／ＤＣ変換回路５００を設けなくてもよい。
【００５７】
停車中にプラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６に電力を供給する際、第１ＭＧ１１０により発電するために、エンジン１００が運転される。
【００５８】
図６を参照して、ＥＣＵ１７０の機能について説明する。なお、以下に説明する機能は、ソフトウェアにより実現するようにしてもよく、ハードウェアにより実現するようにしてもよい。
【００５９】
ＥＣＵ１７０は、第１制御部１７１と、第２制御部１７２と、変更部１７４とを備える。第１制御部１７１は、冷却水の温度に基づいてエンジン１００をフィードバック制御する。より具体的には、停車中に、冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００を制御する。
【００６０】
図７を参照して、冷却水の温度が上限温度に比べて十分に低い場合は、エンジン１００の運転状態が、「Ｍ」で示される、効率が最高値になるときの運転状態（トルクおよびエンジン回転速度）になるように、エンジン１００が制御される。一方、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００６１】
たとえば、図８に示すように、冷却水の温度が上限温度に到達すると、効率が最高効率となるときの運転状態によって実現される出力ＰＥＭから出力ＰＥが低下するようにエンジン１００が制御される。したがって、効率は低下する。
【００６２】
出力ＰＥの低下量は、たとえば、実験およびシミュレーションなどに基づいて冷却水の温度が上限温度を超えないような値に定められる。なお、外気温に応じて低下量を補正するようにしてもよい。たとえば、外気温が高いほど、出力ＰＥがより低くなるようにしてもよい。また、プラグインハイブリッド車両のボンネットが開いている場合は、開いている場合に比べて、出力ＰＥが高くなる（低下量が小さくなる）ようにしてもよい。さらに、プラグインハイブリッド車両に組み込まれている冷却装置（ラジエータなど）とは別に、外部の冷却装置がプラグインハイブリッド車両に接続されている場合は、接続されていない場合に比べて、出力ＰＥが高くなる（低下量が小さくなる）ようにしてもよい。
【００６３】
さらに、図９に示すように、出力ＰＥが徐々に低下するようにしてもよい。さらに、周知の比例制御、微分制御および積分制御を用いて、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力ＰＥがより低くなるようにしてもよい。
【００６４】
なお、効率が最高値になるときの運転状態は、実験およびシミュレーションなどの結果に基づいて、予め定められる。たとえば、各運転状態において効率を計算し、計算された効率が最も高い運転状態が特定される。効率は、たとえば、燃料消費率から算出される消費エネルギと、ベンチテストの結果から得られるエンジン１００の出力とから算出される。なお、効率を計算する方法は周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００６５】
図７に戻って、一例として、エンジン１００は、その運転状態が予め定められた燃費最適作動線に従って変化するように制御される。燃費最適作動線は、燃費が最適になる運転状態を結ぶ線である。すなわち、燃費最適作動線は、エンジン１００の燃料消費率を考慮して定められた条件を示す。燃費最適作動線は、実験およびシミュレーションの結果に基づいて予め定められる。なお、燃費最適作動線を定める方法については、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００６６】
後述するように、プラグインハイブリッド車両の走行中は、「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間は、点線で示すＮＶ(Noise and Vibration)ラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。しかしながら、停車し、かつ第１ＭＧ１１０が発電した電力をプラグインハイブリッド車両の外部の電気機器５０６に供給している場合、ＮＶラインの代わりに、燃費最適作動線に従って運転状態が変化するように、エンジン１００が制御される。
【００６７】
第２制御部１７２は、プラグインハイブリッド車両の走行中、図７において「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、点線で示すＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００を制御する。ＮＶラインは、エンジン１００によって発生するプラグインハイブリッド車両の振動およびノイズのうちの少なくともいずれか一方が許容範囲になる運転状態を結ぶ線である。すなわち、ＮＶラインは、プラグインハイブリッド車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた条件を示す。
【００６８】
なお、「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との区間以外の領域においては、運転状態が燃費最適作動線に従って変化するように制御するようにしてもよい。
【００６９】
変更部１７４は、プラグインハイブリッド車両が停車し、かつ第１ＭＧ１１０が発電した電力を、プラグインハイブリッド車両の外部の電気機器５０６に供給している場合、プラグインハイブリッド車両の走行中に比べて、上限温度が高くなるように変更する。図８および図９に示すように、プラグインハイブリッド車両の走行中には温度ＴＷ１（ＴＷ１＞０）に設定されていた上限温度が、温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定される。
【００７０】
温度ＴＷ１は、車両の走行中にエンジン１００の負荷が過剰になった場合を考慮して、ある程度低めに定められた温度である。一方、温度ＴＷ２は、エンジン１００を発電のために駆動している場合には負荷が過剰になる可能性が低いことに鑑みて、温度ＴＷ１よりも高く設定される。
【００７１】
図１０を参照して、ＥＣＵ１７０が実行するプログラムの制御構造について説明する。 ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、ＥＣＵ１７０は、停車中であるか否かを判断する。たとえば、周知の車速センサにより検出される車速が零であるか否かに基づいて、停車中であるか否かが判断される。
【００７２】
停車中である場合（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０２に移される。プラグインハイブリッド車が走行中であると（Ｓ１００にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００７３】
Ｓ１０２にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されているか否かを判断する。たとえば、スイッチを押すなどの予め定められた操作が行なわれた場合、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されていると判断される。
【００７４】
プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。電力供給が要求されていないと（Ｓ１０４にてＮＯ）、処理はＳ１０４に移される。
【００７５】
Ｓ１０４にて、冷却水の上限温度を温度ＴＷ１に設定する。Ｓ１０６にて、ＥＣＵ１７０は、プラグインハイブリッド車両の運転状態に応じてエンジン１００を制御する。エンジン１００の駆動が必要である場合は、前述したように、図７「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、ＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。また、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１以下になるように、ラジエータファンなどが制御される。なお、その他の運転領域におけるエンジン１００の制御態様については、周知の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰返さない。
【００７６】
Ｓ１０８にて、冷却水の上限温度を温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定する。Ｓ１１０にて、ＥＣＵ１７０は、温度センサ１０４から送信された信号に基づいて、エンジン１００の冷却水の温度を検出する。
【００７７】
Ｓ１１２にて、ＥＣＵ１７０は、冷却水の温度に基づいてエンジン１００をフィードバック制御する。上述したように、冷却水の温度と上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が最高効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００が制御される。また、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００７８】
Ｓ１１４にて、ＥＣＵ１７０は、発電するように第１ＭＧ１１０を制御する。Ｓ１１６にて、ＥＣＵ１７０は、第１ＭＧ１１０が発電した直流電力を降圧し、交流電力に変換し、交流電力を出力するようにＡＣ／ＤＣ変換回路５００を制御する。
【００７９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、プラグインハイブリッド車両の制御態様について説明する。
【００８０】
停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されていない場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１に設定される（Ｓ１０４）。また、プラグインハイブリッド車が走行中であると（Ｓ１００にてＮＯ）、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１に設定される（Ｓ１０４）。
【００８１】
これらの場合は、プラグインハイブリッド車両の運転状態に応じてエンジン１００が制御される（Ｓ１０６）。すなわち、アクセル操作およびブレーキ操作などの運転者による操作に応じて、エンジン１００が制御される。エンジン１００の駆動が必要である場合は、前述したように、図７「Ａ」で示す運転状態と「Ｂ」で示す運転状態との間において、ＮＶラインに従って運転状態が変化するようにエンジン１００が制御される。また、冷却水の温度が温度ＴＷ１以下になるようにラジエータファンなどが制御される。
【００８２】
停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合は（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、冷却水の温度に基づいてエンジン１００がフィードバック制御される（Ｓ１１２）。冷却水の温度と上限温度との差が大きいほど、エンジン１００の運転状態が、効率が最高効率となるときの運転状態に近づくように、エンジン１００が制御される。また、冷却水の温度と上限温度との差が小さいほど、出力が低下するようにエンジン１００が制御される。
【００８３】
これにより、エンジン１００の冷却水の温度が低い場合には、最高効率を実現する運転状態でエンジン１００を運転することができる。一方、エンジン１００の冷却水の温度が高い場合には、エンジン１００が冷却水へ排出する熱量が減少するように運転状態を変化させることができる。そのため、冷却水の温度上昇を制限することができる。その結果、エンジン１００の冷却性能を保ちつつ、停車時にエンジン１００を運転することができる。
【００８４】
このように、停車中であって（Ｓ１００にてＹＥＳ）、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器５０６への電力供給が要求されている場合は（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、エンジン１００の出力が、効率が最高効率になるときの出力以下に制限される。そのため、出力が突発的に過剰になる可能性が小さい。よって、冷却水の上限温度を低めに設定する必要性が小さい。したがって、この場合、冷却水の上限温度が温度ＴＷ１よりも高い温度ＴＷ２に設定される（Ｓ１０８）。これにより、エンジン１００の効率が最高効率となるように制御される領域を拡大することができる。
【００８５】
第１ＭＧ１１０は、発電するように制御される（Ｓ１１４）。さらに、第１ＭＧ１１０が発電した直流電力を降圧し、交流電力に変換し、交流電力を出力するようにＡＣ／ＤＣ変換回路５００が制御される（Ｓ１１６）。これにより、プラグインハイブリッド車両から外部の電気機器への電力供給が可能となる。
【００８６】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８７】
１００ エンジン、１０２ 触媒、１０４ 温度センサ、１１０ 第１ＭＧ、１２０ 第２ＭＧ、１３０ 動力分割機構、１４０ 減速機、１５０ バッテリ、１６０ 前輪、１７０ ＥＣＵ、１７１ 第１制御部、１７２ 第２制御部、１７４ 変更部、２００ コンバータ、２１０ 第１インバータ、２２０ 第２インバータ、２３０ ＳＭＲ、２４０ 充電器、２５０ インレット、３００ 充電ケーブル、３１０ コネクタ、３２０ プラグ、４００ コンセント、４０２ 電源、５００ ＡＣ／ＤＣ変換回路、５０２ コンセント、５０４ ケーブル、５０６ 電気機器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機とが搭載され、停車中に前記発電機が発電した電力を外部の機器に供給可能な車両の制御装置であって、
前記内燃機関の冷却水の温度を検出するための手段と、
停車中に、前記冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、前記冷却水の温度に基づいて前記内燃機関を制御するための制御手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記冷却水の温度と前記上限温度との差が小さいほど、出力が低下するように前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記車両が停車し、かつ前記発電機が発電した電力を前記車両の外部の機器に供給している場合、前記車両の走行中に比べて、前記上限温度が高くなるように変更するための手段をさらに備える、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記予め定められた効率は、前記内燃機関の最高効率である、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた条件に従って運転状態が変化するように、前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両の走行中、前記車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた第１の条件に従って運転状態が変化するように前記内燃機関を制御するための手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記車両が停車し、かつ前記発電機が発電した電力を前記車両の外部の機器に供給している場合、前記第１の条件の代わりに、前記内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた第２の条件に従って運転状態が変化するように、前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項１】
内燃機関と、前記内燃機関により駆動されて発電する発電機とが搭載され、停車中に前記発電機が発電した電力を外部の機器に供給可能な車両の制御装置であって、
前記内燃機関の冷却水の温度を検出するための手段と、
停車中に、前記冷却水の温度と予め定められた上限温度との差が大きいほど、前記内燃機関の運転状態が、前記内燃機関の効率が予め定められた効率となるときの運転状態に近づくように、前記冷却水の温度に基づいて前記内燃機関を制御するための制御手段とを備える、車両の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記冷却水の温度と前記上限温度との差が小さいほど、出力が低下するように前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記車両が停車し、かつ前記発電機が発電した電力を前記車両の外部の機器に供給している場合、前記車両の走行中に比べて、前記上限温度が高くなるように変更するための手段をさらに備える、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記予め定められた効率は、前記内燃機関の最高効率である、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた条件に従って運転状態が変化するように、前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記車両の走行中、前記車両の騒音および振動のうちの少なくともいずれか一方を考慮して定められた第１の条件に従って運転状態が変化するように前記内燃機関を制御するための手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記車両が停車し、かつ前記発電機が発電した電力を前記車両の外部の機器に供給している場合、前記第１の条件の代わりに、前記内燃機関の燃料消費率を考慮して定められた第２の条件に従って運転状態が変化するように、前記内燃機関を制御する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２２５０２（Ｐ２０１１−１２２５０２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０１６１（Ｐ２００９−２８０１６１）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【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６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【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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