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技術 ハイブリッド自動車

出願人 本田技研工業株式会社
発明者 鳥居稔池田明史
出願日 2015年3月2日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2015-040314
公開日 2016年9月5日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2016-159772
状態 特許登録済
技術分野 ハイブリッド電気車両 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 車両の電気的な推進・制動
主要キーワード 観測タイミング OFF回数 過励磁電圧 監視値 電流測定用抵抗 出力電圧目標値 昇圧器 昇圧装置
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図面 (9)

課題

ハイブリッド自動車において、電動機の電源を兼ねるバッテリからインジェクタに供給される電圧を適切な値にする。

解決手段

駆動源として内燃機関2及び電動機3を備えたハイブリッド自動車1であって、内燃機関の燃焼室燃料噴射する電気式のインジェクタ5と、インジェクタに印加される印加電圧よりも高い電圧を有し、電動機に電力を供給するバッテリ6と、バッテリからの電圧を降圧し、出力電圧として出力する電力変換装置8と、電力変換装置と電力線51を介して接続され、電力変換装置から出力される出力電圧を所定のタイミングでインジェクタに印加電圧として印加する制御装置9とを有し、電力変換装置は、インジェクタの印加電圧の測定値Vpと、印加電圧の目標値Vtとの差Vdに基づいて、差を小さくするべく出力電圧Voを制御する。

概要

背景

内燃機関電動機とを備えるハイブリッド自動車において、内燃機関を直噴エンジンにすることが検討されている。例えば特許文献1に係るハイブリッド自動車では、電動機の電源として42Vのバッテリを有し、42Vの電圧電気式インジェクタに供給している。直噴エンジンのインジェクタは、高圧燃料に抗して高速弁体を駆動する必要があるため、定格電圧動作電圧)が30〜70Vであるものが多い。特許文献1に係るハイブリッド自動車では、電動機のバッテリの電圧と、インジェクタの定格電圧とが一致しているため、降圧器や昇圧器を設ける必要がなく、エネルギー効率を高めることができと共に、回路を簡素化することができる。

概要

ハイブリッド自動車において、電動機の電源を兼ねるバッテリからインジェクタに供給される電圧を適切な値にする。駆動源として内燃機関2及び電動機3を備えたハイブリッド自動車1であって、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する電気式のインジェクタ5と、インジェクタに印加される印加電圧よりも高い電圧を有し、電動機に電力を供給するバッテリ6と、バッテリからの電圧を降圧し、出力電圧として出力する電力変換装置8と、電力変換装置と電力線51を介して接続され、電力変換装置から出力される出力電圧を所定のタイミングでインジェクタに印加電圧として印加する制御装置9とを有し、電力変換装置は、インジェクタの印加電圧の測定値Vpと、印加電圧の目標値Vtとの差Vdに基づいて、差を小さくするべく出力電圧Voを制御する。

目的

本発明は、以上の背景を鑑み、ハイブリッド自動車において、電動機の電源を兼ねるバッテリからインジェクタに供給される電圧を適切な値にすることを課題とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

駆動源として内燃機関及び電動機を備えたハイブリッド自動車であって、前記内燃機関の燃焼室燃料噴射する電気式インジェクタと、前記インジェクタに印加される印加電圧よりも高い電圧を有し、前記電動機に電力を供給するバッテリと、前記バッテリからの電圧を降圧し、出力電圧として出力する電力変換装置と、前記電力変換装置と電力線を介して接続され、前記電力変換装置から出力される前記出力電圧を所定のタイミングで前記インジェクタに前記印加電圧として印加する制御装置とを有し、前記電力変換装置は、前記インジェクタの前記印加電圧の測定値と、前記印加電圧の目標値との差に基づいて、前記差を小さくするべく前記出力電圧を制御することを特徴とするハイブリッド自動車。

請求項2

前記制御装置は、当該ハイブリッド自動車のエンジンルームに設けられ、前記電力変換装置は、前記エンジンルームを除く当該ハイブリッド自動車の他の部分に設けられていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド自動車。

請求項3

前記制御装置は、前記印加電圧の測定値を取得し、前記印加電圧の測定値、又は前記印加電圧の測定値と前記印加電圧の目標値との差を前記電力変換装置に出力することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のハイブリッド自動車。

請求項4

前記制御装置は、前記インジェクタに供給される電流が所定のピーク電流値であるときに前記印加電圧の測定値を取得することを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド自動車。

請求項5

前記インジェクタは、前記内燃機関の1燃焼サイクルの間に少なくとも1回燃料を噴射し、前記制御装置は、1燃焼サイクルにおいて1回目の噴射時に前記印加電圧の測定値を取得することを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド自動車。

請求項6

前記制御装置は、前記印加電圧を監視し、前記電力変換装置は、前記印加電圧の監視値が0の場合には前記出力電圧を変更しないことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つの項に記載のハイブリッド自動車。

請求項7

前記印加電圧よりも低い電圧を有する第2のバッテリと、前記第2のバッテリからの電圧を昇圧する昇圧装置とを有し、前記制御装置は、前記電力変換装置の失陥時に、前記昇圧装置から出力される電圧を所定のタイミングで前記インジェクタに供給することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1つの項に記載のハイブリッド自動車。

技術分野

0001

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳細にはハイブリッド自動車における電気式インジェクタへの電力供給装置に関する。

背景技術

0002

内燃機関電動機とを備えるハイブリッド自動車において、内燃機関を直噴エンジンにすることが検討されている。例えば特許文献1に係るハイブリッド自動車では、電動機の電源として42Vのバッテリを有し、42Vの電圧を電気式のインジェクタに供給している。直噴エンジンのインジェクタは、高圧燃料に抗して高速弁体を駆動する必要があるため、定格電圧動作電圧)が30〜70Vであるものが多い。特許文献1に係るハイブリッド自動車では、電動機のバッテリの電圧と、インジェクタの定格電圧とが一致しているため、降圧器や昇圧器を設ける必要がなく、エネルギー効率を高めることができと共に、回路を簡素化することができる。

先行技術

0003

特開2006−256607号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、一般的なハイブリッド自動車では、バッテリの電圧が100〜300Vに設定されているため、バッテリの電圧を降圧してインジェクタに供給する必要がある。この場合、降圧回路降圧チョッパ)をインジェクタの制御装置に形成することが考えられる。制御装置は、インジェクタのON・OFF噴射、停止)を切り換えるためのスイッチング素子を含む。しかしながら、このようにした場合、降圧回路の発熱によって制御装置の温度が上昇するため、温度上昇を抑えるためにスイッチング素子のON・OFF回数周波数)の上限値が低くなる。これにより、内燃機関の高回転域においてインジェクタによる多段噴射ができなくなる。

0005

一方、降圧回路を制御装置から離れた位置に配置し、ハーネス電力線)を介して降圧回路から制御装置に電力を供給するようにすると、ハーネスの電気抵抗によって制御装置及びインジェクタに供給される実際の電圧が、降圧回路から出力された電圧より低下する。これにより、インジェクタの動作に遅れが生じるという問題が発生する。

0006

また、リチウムイオン電池等のバッテリでは、SOCに応じて出力電圧が変化するため、インジェクタに供給される実際の電圧が所期の電圧より低下し、インジェクタの動作に遅れが生じるという問題が発生する。

0007

本発明は、以上の背景を鑑み、ハイブリッド自動車において、電動機の電源を兼ねるバッテリからインジェクタに供給される電圧を適切な値にすることを課題とする。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するために、本発明は、駆動源として内燃機関(2)及び電動機(3)を備えたハイブリッド自動車(1)であって、前記内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する電気式のインジェクタ(5)と、前記インジェクタに印加される印加電圧よりも高い電圧を有し、前記電動機に電力を供給するバッテリ(6)と、前記バッテリからの電圧を降圧し、出力電圧として出力する電力変換装置(8)と、前記電力変換装置と電力線(51)を介して接続され、前記電力変換装置から出力される前記出力電圧を所定のタイミングで前記インジェクタに前記印加電圧として印加する制御装置(9)とを有し、前記電力変換装置は、前記インジェクタの前記印加電圧の測定値(Vp)と、前記印加電圧の目標値(Vt)との差(Vd)に基づいて、前記差を小さくするべく前記出力電圧(Vo)を制御することを特徴とする。

0009

この構成によれば、電力変換装置は、インジェクタの印加電圧の目標値と、インジェクタの印加電圧の測定値との差に基づいて、差を小さくするように出力電圧を制御するため、印加電圧の測定値を印加電圧の目標値に近づけることができる。この構成によれば、電力線の長さの変更や電力線の温度環境の変化に伴う電気抵抗の変化や、バッテリのSOCの変化に関わらず、印加電圧の測定値を印加電圧の目標値に近づけることができる。すなわち、本発明は、温度環境や適用される車種が変化しても、これらに関係なく印加電圧の測定値を印加電圧の目標値に近づけることができる。

0010

また、上記の発明において、前記制御装置は、当該ハイブリッド自動車のエンジンルーム(11)に設けられ、前記電力変換装置は、前記エンジンルームを除く当該ハイブリッド自動車の他の部分(12)に設けられているとよい。

0011

この構成によれば、電力変換装置が制御装置から離れた位置に配置されるため、制御装置が電力変換装置によって昇温されることが避けられる。制御装置が低温になることで、発熱が問題となる多段噴射の回数を増加させることができる。また、制御装置がインジェクタに近いエンジンルームに配置されているため、制御装置からインジェクタまでの間に生じる電圧低下が抑制される。

0012

また、上記の発明において、前記制御装置は、前記印加電圧の測定値を取得し、前記印加電圧の測定値、又は前記印加電圧の測定値と前記印加電圧の目標値との差を前記電力変換装置に出力するとよい。

0013

この構成によれば、電力変化装置は、印加電圧の測定値と印加電圧の目標値との差を取得することができ、差に基づいて出力電圧を制御することができる。

0014

また、上記の発明において、前記制御装置は、前記インジェクタに供給される電流が所定のピーク電流値であるときに前記印加電圧の測定値を取得するとよい。

0015

この構成によれば、インジェクタを流れる電流が最大になり、印加電圧が最も低下するときの値を印加電圧の測定値とするため、印加電圧が最も低下するときの値を印加電圧の目標値に近づけることができる。これにより、インジェクタの作動速度の低下が抑制される。

0016

また、上記の発明において、前記インジェクタは、前記内燃機関の1燃焼サイクルの間に少なくとも1回燃料を噴射し、前記制御装置は、1燃焼サイクルにおいて1回目の噴射時に前記印加電圧の測定値を取得するとよい。

0017

この構成によれば、制御装置は、1燃焼サイクル毎に確実に印加電圧の測定値を取得することができ、印加電圧の測定値に基づいて出力電圧が制御される。インジェクタが多段噴射を行う場合でも、ハイブリッド自動車の走行状態や、制御装置の温度等に応じて、多段噴射の2回目以降が停止される場合があるが、このような場合でも制御装置は1燃焼サイクル毎に確実に印加電圧の測定値を取得することができる。

0018

また、上記の発明において、前記制御装置は、前記印加電圧を監視し、前記電力変換装置は、前記印加電圧の監視値が0の場合には前記出力電圧を変更しないようにするとよい。

0019

この構成によれば、インジェクタの正極側に地絡が発生した場合にも、出力電圧が誤った過大な値に設定されることがない。

0020

また、上記の発明において、前記印加電圧よりも低い電圧を有する第2のバッテリ(7)と、前記第2のバッテリからの電圧を昇圧する昇圧装置(101)とを有し、前記制御装置は、前記電力変換装置の失陥時に、前記昇圧装置から出力される電圧を所定のタイミングで前記インジェクタに供給するとよい。

0021

この構成によれば、第2のバッテリの電圧を昇圧装置によって昇圧し、インジェクタに印加することができるため、電力変換装置が失陥した場合にもインジェクタは燃料を噴射することができる。

発明の効果

0022

以上の構成によれば、ハイブリッド自動車において、電動機の電源を兼ねるバッテリからインジェクタに供給される電圧を適切な値にすることができる。

図面の簡単な説明

0023

第1実施形態に係るハイブリッド自動車の構成図
第1実施形態に係るインジェクタの断面図
第1実施形態に係る電圧変換装置の構成図
第1実施形態に係るECUの構成図
インジェクタの印加電圧及び駆動電流を示すグラフ
ECUのマイコンによる電圧観測制御の手順を示すフロー
電圧変換装置のマイコンによる出力電圧制御の手順を示すフロー図
第2実施形態に係るECUの構成図

実施例

0024

(第1実施形態)
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1に示すように、ハイブリッド自動車1は、車輪を回転させる駆動源としての内燃機関2及び電動機3を有している。内燃機関2は、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ5を備えた直噴ガソリンエンジンである。内燃機関2の気筒数は任意であり、インジェクタ5は各気筒に設けられている。また、ハイブリッド自動車1は、高圧バッテリ6(第1バッテリ)と、低圧バッテリ7と、電力変換装置8と、インジェクタ5を制御するECU9(制御装置)とを有する。

0025

インジェクタ5が設けられた内燃機関2、ECU9、及び低圧バッテリ7は、ハイブリッド自動車1のエンジンルーム11に配置されている。高圧バッテリ6及び電力変換装置8は、エンジンルーム11を除くハイブリッド自動車1の他の部分(例えば、車室や荷室トランクルーム)等)に配置されている。本実施形態では、高圧バッテリ6及び電力変換装置8は、車室12の後下部に配置されている。

0026

高圧バッテリ6は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の充放電可能な蓄電池を含み、約100〜300Vの電圧を有する。高圧バッテリ6は、図示しないモータドライバインバータ、不図示)を介して電動機3に接続され、電動機3に電力を供給すると共に、電動機3が発電した電力によって充電される。低圧バッテリ7は、例えば鉛蓄電池等の充放電可能な蓄電池を含み、高圧バッテリ6よりも低い電圧(例えば12V)を有する。低圧バッテリ7は、図示しないヘッドライトパワーウインドウ等の車載装置に電力を供給する。また、電力変換装置8を介して高圧バッテリ6に接続され、高圧バッテリ6の電力によって充電される。

0027

図2に示すように、インジェクタ5は、筒形ハウジング15と、ハウジング15の一端に設けられたノズル16と、ノズル16の先端に形成された噴射孔17と、ハウジング15及びノズル16内に配置され、軸線方向に沿って先端側及び基端側に変位可能な弁体18と、弁体18を先端側に付勢するばね19と、ハウジング15内に設けられた電磁石20とを有する。弁体18は、先端側に位置するときに噴射孔17を閉じ、ばね19の付勢力に抗して基端側に位置するときに噴射孔17を開く。電磁石20は、鉄心20Aと、鉄心20Aの周囲に巻き回されたコイル20Bとを有する。ハウジング15の基端は、燃料ポンプ(不図示)が設けられた高圧の燃料配管(不図示)に接続され、ハウジング15及びノズル16の内部は高圧の燃料で満たされている。

0028

コイル20Bに電流が供給されていない状態では、ばね19に付勢された弁体18によって噴射孔17が閉じられ、燃料は噴射されない。一方、コイル20Bに電流が供給されると鉄心20Aが磁化され、弁体18が鉄心20Aに吸引され、ばね19の付勢力に抗して基端側に移動して噴射孔17が開かれる。これにより、噴射孔17から燃料が噴射される。

0029

図1及び図3に示すように、電力変換装置8は、第1降圧回路23と、第2降圧回路24と、第1及び第2降圧回路23、24を制御する第1マイコン25と、第1〜第4端子26、27、28、29とを有する。第1端子26には、高圧バッテリ6の正極が接続されている。

0030

第1降圧回路23は、第1端子26と第2端子27との間に設けられている。第1降圧回路23は、第1端子26から供給される高圧バッテリ6の電圧をインジェクタ5の過励磁電圧(例えば、約60V)に降圧して第2端子27に供給する。過励磁電圧は、後述するが、低圧バッテリ7の電圧よりも高い値に設定されている。第1降圧回路23は、第1スイッチング素子31と、ダイオード32と、インダクタ33と、コンデンサ34とを有する。第1スイッチング素子31は、例えばMOSFETやIGBTから構成され、その一端が第1端子26に接続されている。第1スイッチング素子31の他端は、ダイオード32のカソード端子に接続されている。ダイオード32のアノード端子接地されている。第1スイッチング素子31のゲートは、第1マイコン25に接続されている。第1スイッチング素子31は、第1マイコン25からの指令に従ってオンオフされる。

0031

第1スイッチング素子31の他端及びダイオード32のカソード端子は、チョークコイルであるインダクタ33の一端に接続されている。インダクタ33の他端は、コンデンサ34を介して接地されていると共に、第2端子27に接続されている。第1降圧回路23は、第1マイコン25からの指令に従って第1スイッチング素子31がオン・オフされることによって、第1端子26に供給される電圧を降圧して第2端子27に供給する。第1マイコン25からの指令に応じて第1スイッチング素子31のデューティ比ON期間の割合)を変更することによって、第2端子27の電圧(過励磁電圧)を変化させることができる。

0032

第2降圧回路24は、第1端子26と第3端子28との間に設けられている。第1降圧回路23は、第1端子26から供給される高圧バッテリ6の電圧をインジェクタ5の保持電圧に降圧して第3端子28に供給する。保持電圧は、後述するが、過励磁電圧より低い値に設定されている。また、本実施形態では保持電圧は、低圧バッテリ7の電圧と同じ値(例えば、12V)に設定されている。第2降圧回路24は、第1降圧回路23と同様の構成を有し、第2スイッチング素子36と、ダイオード37と、インダクタ38と、コンデンサ39とを有する。インダクタ38の他端は、コンデンサ39を介して接地されていると共に、第3端子28に接続されている。第2降圧回路24は、第1マイコン25からの指令に応じて第2スイッチング素子36をオン・オフし、第3端子28の電圧を所定の保持電圧にする。

0033

図1及び図4に示すように、ECU9は、駆動回路42と、第2マイコン43と、第5〜第9端子45、46、47、48、49とを有する。駆動回路42及び第5〜第8端子45〜48は、気筒毎に設けられている。例えば、内燃機関2が4気筒の場合、駆動回路42及び第5〜第8端子45〜48は、4つずつ設けられている。気筒毎の駆動回路42及び第5〜第8端子45〜48の構成は同様であるため、以下の説明では1つの気筒に対応した駆動回路42及び第5〜第8端子45〜48について説明する。

0034

ECU9の第5端子45と電力変換装置8の第2端子27とは第1電力線51によって接続され、ECU9の第6端子46と電力変換装置8の第3端子28とは第2電力線52によって接続され、ECU9の第9端子49と電力変換装置8の第4端子29とは信号線53によって接続されている。第2電力線52には、低圧バッテリ7が接続されている。第1及び第2電力線51、52と信号線53は、互いに束ねられ、1本のハーネスを構成してもよい。以上の接続によって、ECU9の第5端子45には過励磁電圧が供給され、第6端子46には保持電圧が供給される。

0035

駆動回路42は、第3〜第5スイッチング素子56、57、58と、ツェナーダイオード59と、電流測定用抵抗器60とを有する。第3〜第5スイッチング素子56〜58は、例えばMOSFETやIGBTから構成されている。

0036

第3スイッチング素子56は、その一端が第5端子45に接続されている。第3スイッチング素子56の他端は、ダイオード62のカソード端子と、第7端子47とに接続されている。ダイオード62のアノード端子は接地されている。第3スイッチング素子56のゲートは、第2マイコン43に接続されている。

0037

第4スイッチング素子57は、その一端が第6端子46に接続されている。第4スイッチング素子57の他端は、ダイオード63のアノード端子に接続されている。ダイオード63のカソード端子は、第3スイッチング素子56の他端、ダイオード62のカソード端子、及び第7端子47に接続されている。第4スイッチング素子57のゲートは、第2マイコン43に接続されている。

0038

第5スイッチング素子58は、その一端が第8端子48に接続されている。第5スイッチング素子58の他端は、電流測定用抵抗器60を介して接地されている。第5スイッチング素子58のゲートは、第2マイコン43に接続されている。

0039

第3〜第5スイッチング素子56〜58は、第2マイコン43からの指令に従ってオン・オフされる。第3〜第5スイッチング素子56〜58のゲートに第2マイコン43から指令が入力されると、各スイッチング素子56〜58の一端及び他端間が通電状態になる。

0040

ツェナーダイオード59は、カソード側が第4端子29及び第5スイッチング素子58の一端に接続され、アノード側が電流測定用抵抗器60を介して接地されている。

0041

第7端子47にはインジェクタ5のコイル20Bの一端(高圧側)が接続され、第8端子48にはコイル20Bの他端(低圧側)が接続されている。

0042

駆動回路42は、第2マイコン43からの指令に応じて、第3〜第5スイッチング素子56〜58をオン・オフし、過励磁電圧又は保持電圧を第7端子47及びインジェクタ5のコイル20Bに供給する。第3スイッチング素子56がON、第4スイッチング素子57がOFF、第5スイッチング素子58がONになると、過励磁電圧がコイル20Bに供給され、コイル20Bに駆動電流が流れる。過励磁電圧がコイル20Bに印加されたときに、コイル20Bに流れる駆動電流を過励磁電流という。第3スイッチング素子56がOFF、第4スイッチング素子57がON、第5スイッチング素子58がONになると、保持電圧がコイル20Bに供給され、コイル20Bに駆動電流が流れる。保持電圧がコイル20Bに印加されたときに、コイル20Bに流れる駆動電流を保持電流という。

0043

第2マイコン43は、第7端子47と電気的に接続されており、第7端子47の電圧である印加電圧を監視する印加電圧監視部65を有する。印加電圧は、インジェクタ5のコイル20Bに実際に印加される電圧と略等しい値となる。また、第2マイコン43は、電流測定用抵抗器60に流れる電流を検出することによって、インジェクタ5のコイル20Bを流れる駆動電流を検出する駆動電流監視部66を有する。

0044

内燃機関2には、クランクシャフトクランク角を検出するクランク角センサ67が設けられている。また、ハイブリッド自動車1には、アクセルペダル操作量(以下、ペダル操作量)を検出するアクセルペダルセンサ68が設けられている。第2マイコン43には、クランク角センサ67及びアクセルペダルセンサ68の信号が入力される。

0045

第2マイコン43は、アクセルペダルセンサ68からの信号に基づいてペダル操作量を取得すると共に、クランク角センサ67からの信号に基づいてクランク角及びエンジン回転数を取得する。第2マイコン43は、ペダル操作量及びエンジン回転数に基づいてインジェクタ5の燃料噴射量及び1燃焼サイクル当たりの燃料噴射回数を設定する。そして、第2マイコン43は、クランク角に基づいて、第3〜第5スイッチング素子56〜58に指令を出力し、所定のタイミングでインジェクタ5のコイル20Bに電流を供給する。

0046

燃料を噴射するときには、第2マイコン43は最初に第3スイッチング素子56をON、第4スイッチング素子57をOFF、第5スイッチング素子58をONにし、過励磁電圧を印加電圧としてインジェクタ5のコイル20Bに供給する。これにより、図5に示すように、コイル20Bに流れる電流は時間と共に増加する。駆動電流が所定値以上になると、弁体18はばね19の付勢力に抗して噴射孔17を開く位置に移動し、噴射孔17から燃料が噴射される。

0047

第2マイコン43は、駆動電流監視部66によって駆動電流を監視しており、駆動電流が所定の最大過励磁電流に到達したときに、第3スイッチング素子56をOFF、第4スイッチング素子57をON、第5スイッチング素子58をONにし、過励磁電圧に代えて保持電圧をコイル20Bに印加する。燃料噴射の初期に過励磁電圧をコイル20Bに印加することによって、駆動電流を急速に上昇させ、インジェクタ5の動作速度を速めることができる。過励磁電流がコイル20Bを流れ、弁体18が噴射孔17を開く位置に移動した後は、過励磁電流よりも小さい保持電流で弁体18を開位置に維持することができる。

0048

第2マイコン43は、第3スイッチング素子56をOFFにしてから所定時間が経過するまでコイル20Bに供給する電圧を保持電圧に維持する。この間、第2マイコン43は駆動電流監視部66によって駆動電流を監視し、駆動電流が保持電流に維持されるように、第4スイッチング素子57をオン・オフ制御する。具体的には、駆動電流が保持電流より高くなる場合には、第4スイッチング素子57をOFFにして駆動電流を低下させ、駆動電流が保持電流より低くなる場合には、第4スイッチング素子57をONにして駆動電流を増加させる。

0049

そして、第2マイコン43は、所定時間が経過した後に、第3〜第5スイッチング素子56〜58を全てOFFにし、コイル20Bへの印加電圧の供給を停止する。第4及び第5スイッチング素子57、58がOFFになることによって、コイル20Bに残留した保持電流が、ツェナーダイオード59を介してアースに流れることによって、コイル20Bは急速に非励磁状態になる。これにより、ばね19の付勢力によって弁体18は噴射孔17を閉じる位置に移動し、燃料の噴射が停止する。

0050

多段噴射を行う場合には、第2マイコン43はクランク角に基づいて、2回目の噴射を上記した1回目の噴射と同様に行う。

0051

次に、第2マイコン43及び第1マイコン25が協働して行う印加電圧の調節制御について説明する。第2マイコン43は、図6に示す電圧観測制御を行う。第2マイコン43は、ステップS1において、インジェクタ5のコイル20Bの高圧側に地絡が発生しているか否かを判定する。この判定は、印加電圧が0であるか否かによって行い、印加電圧が0の場合は高圧側が地絡しているとしてリターンに進み、印加電圧が0でない場合は高圧側に地絡が発生していないとしてステップS2に進む。

0052

第2マイコン43は、ステップS2において、現時点が、印加電圧を比較対象としての情報(以下、印加電圧測定値)として取得するタイミング(以下、観測タイミングという)であるか否かを判定する。観測タイミングは、1燃焼サイクルにおける1回目の燃料噴射時であり、かつ駆動電流が最大過励磁電流となるタイミングである(図5参照)。このタイミングでは、過励磁電圧が印加電圧として選択されており、かつ電流が最大となるために過励磁電圧の低下量が最大となる。第2マイコン43は、クランク角に基づいて1燃焼サイクルにおける1回目の燃料噴射時であるかを判定すると共に、駆動電流監視部66によって駆動電流が最大過励磁電流であるか否かを判定することによって、現時点が観測タイミングであるか否かを判定する。現時点が、観測タイミングではない場合にはリターンに進み、観測タイミングである場合にはステップS3に進み、印加電圧監視部65が測定した印加電圧を印加電圧測定値Vpに設定する。

0053

第2マイコン43は、ステップS4において、印加電圧測定値Vpと印加電圧目標値Vtとの差Vd(=Vt−Vp)を算出する。印加電圧目標値Vtは、予め設定された値である。印加電圧目標値Vtは、例えばインジェクタ5の仕様に基づいて設定される。第2マイコン43は、算出した差Vdを、第1マイコン25に信号線53を介して送信する。

0054

第1マイコン25は、図7に示す出力電圧制御(降圧電圧制御)を行う。第1マイコン25は、ステップS11において、第2マイコン43から差Vdを受信したか否かを判定し、受信していない場合はリターンに進み、受信している場合にはステップS12に進む。

0055

第1マイコン25は、ステップS12において、差Vdに基づいて第1降圧回路23の出力電圧目標値Vot(過励磁電圧目標値)を設定する。第1マイコン25は、初期状態においては、印加電圧目標値Vtを出力電圧目標値Votに設定し、出力電圧目標値Votに基づくデューティ比で第1スイッチング素子31をオン・オフして第1降圧回路23の実際の出力電圧Voを出力電圧目標値Votと等しくする。印加電圧測定値Vpは、第1電力線51の電気抵抗や駆動回路42の電気抵抗に伴う電圧降下によって、出力電圧Voよりも低い値になる。第1マイコン25は、印加電圧測定値Vpが印加電圧目標値Vtと等しくなるように、差Vdに基づいて出力電圧目標値Votを設定する。第1マイコン25は、例えば、前回の出力電圧目標値Vot(n−1)に差Vdを加えた値を今回の出力電圧目標値Vot(n)に設定する(Vot(n)=Vot(n−1)+Vd)。この場合、差Vdだけ今回の出力電圧目標値Vot(n)が前回の出力電圧目標値Vot(n−1)よりも増加するため、出力電圧Voが増加し、印加電圧測定値Vpが増加して印加電圧目標値Vtに近づく。

0056

なお、ステップS12において、差Vdに基づいて出力電圧目標値Votを設定する方法には、上記の方法以外にも様々な方法を適用することができる。例えば、差Vdに基づいて出力電圧目標値Votの補正量を予めマップとして設定し、このマップを参照して取得した補正量に基づいて出力電圧目標値Votを設定してもよい。

0057

以上のように構成したハイブリッド自動車1では、電力変換装置8は、インジェクタ5に印加すべき電圧である印加電圧目標値Vtと、インジェクタ5に実際に印加される電圧である印加電圧測定値Vpとの差Vdに基づいて、差を小さくするように出力電圧Voを制御するため、印加電圧測定値Vpを印加電圧目標値Vtに近づけることができる。このように印加電圧測定値Vpに基づいて出力電圧Voを制御することによって、高圧バッテリ6のSOCに基づく電圧低下や第1電力線51の電気抵抗に基づく電圧低下に関わらず、印加電圧測定値Vpを印加電圧目標値Vtに近づけることができる。特に、第1電力線51の電気抵抗は、各車種における長さの相違や温度環境によっても変化するが、印加電圧測定値Vpに基づいて出力電圧Voを制御することによって、第1電力線51の電気抵抗を考慮しなくても印加電圧測定値Vpを印加電圧目標値Vtに近づけることができる。

0058

電力変換装置8がECU9から離れた位置に配置されるため、ECU9が電力変換装置8によって昇温されることが避けられる。また、ECU9がインジェクタ5に近いエンジンルーム11に配置されているため、印加電圧測定値Vpを取得する第7端子47からインジェクタ5のコイル20Bまでの間に生じる電圧低下が抑制され、印加電圧測定値Vpと実際にコイル20Bに印加される電圧との差が小さくなる。

0059

印加電圧測定値Vpは、駆動電流が最大過励磁電流となるとき、すなわち過励磁電圧が最も低下するときの値である(図5参照)。そのため、駆動電流がコイル20Bに流れて過励磁電圧が最も低下するときでも印加電圧目標値Vtからの低下量が小さくなる。

0060

また、第2マイコン43は、1燃焼サイクルにおいて1回目の噴射時に印加電圧測定値Vpを取得するため、2回目以降の噴射が省略される場合でも印加電圧測定値Vpを確実に取得することができる。

0061

また、第2マイコン43が検出した印加電圧が0の場合には、第2マイコン43は差Vdを算出せず、第1マイコン25に送信しない。そして、第1マイコン25は、差Vdを第2マイコン43から受信しない場合は出力電圧目標値Votを変更しない。そのため、インジェクタ5のコイル20Bの高圧側が地絡している場合に、誤った出力電圧目標値Votが設定されることが防止される。

0062

(第2実施形態)
図8に示すように、第2実施形態に係るハイブリッド自動車100は、第1実施形態に係るハイブリッド自動車1と比較してECU9が昇圧回路101及び第6スイッチング素子102を有する点が相違する。以下の第2実施形態に係るハイブリッド自動車100の説明では、第1実施形態に係るハイブリッド自動車1と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

0063

昇圧回路101は、第6端子46と第7端子47との間に設けられている。昇圧回路101は、第6端子46から供給される保持電圧を過励磁電圧に昇圧して第7端子47に供給する。昇圧回路101は、インダクタ104と、ダイオード105と、コンデンサ106と、第7スイッチング素子107とを有する。インダクタ104の一端は第6端子46に接続されている。インダクタ104の他端には、例えばMOSFETやIGBTから構成された第7スイッチング素子107の一端と、ダイオード105のアノード端子が接続されている。第7スイッチング素子107の他端は、抵抗器108を介して接地されている。ダイオード105のカソード端子は、コンデンサ106を介して接地されていると共に、例えばMOSFETやIGBTから構成された第6スイッチング素子102の一端とに接続されている。第6スイッチング素子102の他端は第7端子47に接続されている。第6及び第7スイッチング素子102、107のゲートは、第2マイコン43に接続されている。第6及び第7スイッチング素子102、107は、第2マイコン43からの指令に従ってオン・オフされる。

0064

昇圧回路101は、第2マイコン43からの指令により、第7スイッチング素子107がオン・オフすることによって、第6端子46の電圧(保持電圧)を過励磁電圧に昇圧して第7端子47に供給する。第6スイッチング素子102のデューティ比を変化させることによって、過励磁電圧を変化させることができる。

0065

昇圧回路101によって昇圧された電圧(過励磁電圧)をインジェクタ5のコイル20Bに供給するときには、第3及び第4スイッチング素子56、57をOFF、第5及び第7スイッチング素子58、107をONにするとよい。

0066

第2実施形態に係るハイブリッド自動車1は、過励磁電圧の供給源として、高圧バッテリ6の電圧を電力変換装置8の第1降圧回路23によって降圧する第1の電力系統と、電力変換装置8の第2降圧回路24から供給される保持電圧又は低圧バッテリ7から供給される保持電圧を昇圧する第2の電力系統とを有する。そのため、高圧バッテリ6、第1降圧回路23及び第2降圧回路24等が失陥しても第2の電力系統を使用して過励磁電圧をインジェクタ5のコイル20Bに供給することができる。

0067

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。

0068

1 :ハイブリッド自動車
2 :内燃機関
3 :電動機
5 :インジェクタ
6 :高圧バッテリ
7 :低圧バッテリ
8 :電力変換装置
9 :ECU(制御装置)
11 :エンジンルーム
12 :車室
20B :コイル
23 :第1降圧回路
24 :第2降圧回路
25 :第1マイコン
43 :第2マイコン
51 :第1電力線
52 :第2電力線
53 :信号線
65 :印加電圧監視部
66 :駆動電流監視部
100 :ハイブリッド自動車
101 :昇圧回路

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