JP2001057707A - ハイブリッド車両の発電制御装置 - Google Patents
ハイブリッド車両の発電制御装置Info
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Abstract
の発電負荷トルクを制御するハイブリッド車両の発電制
御装置を提供する。 【解決手段】 車両の推進力を出力するエンジンと、エ
ンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータ
と、該モータに電力を供給すると共に補助駆動力が必要
ないときにモータを発電機として作動させ得られた電気
エネルギー及びモータの回生作動により発電された回生
エネルギーを蓄電する蓄電装置とを備えたハイブリッド
車両の発電制御装置であって、アイドル回転時に車両で
使用される電力を発電するために必要なエンジンの負荷
トルクを算出する手段と、アイドル回転時に発生可能な
トルクを算出する手段と、負荷トルク算出手段及び発生
可能トルク算出手段により算出された負荷トルク及び発
生可能トルクとに基づいてモータの発電負荷トルクの制
限値を決定する手段とを備えたことを特徴とする。
Description
両の発電制御装置に係るものであり、特に、エンジンの
アイドル回転時における発電量を制御するハイブリッド
車両の発電制御装置に関するものである。
ンの他にモータを備えたハイブリッド車両が知られてい
る。ハイブリッド車両にはシリーズハイブリッド車とパ
ラレルハイブリッド車がある。シリーズハイブリッド車
はエンジンによって駆動される発電機の発電出力等を用
いてモータを駆動し、モータによって車輪を駆動する車
両である。したがって、エンジンと車輪が機械的に連結
されていないため、エンジンを高燃費低エミッションの
回転数領域にてほぼ一定回転で運転することができ、従
来のエンジン車両に比べ良好な燃費及び低いエミッショ
ンを実現できる。
ンジンに連結されたモータによってエンジンの駆動軸を
駆動補助すると共に、このモータを発電機として使用し
て得られた電気エネルギーを蓄電装置に充電し、さらに
この発電された電気エネルギーは車両内の電装品にも用
いられる。したがって、エンジンと車輪が機械的に連結
されているにも関わらず、エンジンの運転負荷を軽減で
きるため、やはり従来のエンジン車に比べ良好な燃費及
び低エミッションを実現できる。
ンの出力軸にエンジンの出力を補助するモータが直結さ
れ、このモータが減速時等に発電機として機能してバッ
テリ等に蓄電をするタイプや、エンジンとモータのいず
れか、あるいは、双方で駆動力を発生することができ発
電機を別に備えたタイプのもの等がある。このようなハ
イブリッド車両にあっては、例えば、加速時においては
モータによってエンジンの出力を補助し、減速時におい
ては減速回生によってバッテリ等への充電を行なう等様
々な制御を行い、バッテリの電気エネルギー(以下、バ
ッテリ残容量という)を確保して運転者の要求に対応で
きるようになっている(例えば、特開平7−12350
9号公報に示されている)。
ラレルハイブリッド車両は、補助駆動力が必要ないとき
にモータの回生動作により発電された回生エネルギーを
蓄電する動作を行うが、この動作は減速回生の際だけで
はなくエンジンがアイドル回転時においてもエンジンと
共にモータも回転するためモータが発電機として機能す
る。
である時には、モータによる発電の負荷、オートマチッ
クトランスミッションのクリープ状態の時の負荷、エア
コンディショナー動作時の負荷等による負荷トルクが、
このエンジンの発生するトルクを上回るとエンジンスト
ールを起こしてしまうという問題がある。特に、高地に
おいては、吸気圧が低下するため、この現象は発生しや
すくなる。さらに、これを解決するために、エンジンの
アイドル回転数を上昇させると燃費が悪化するという問
題もある。
たもので、アイドル回転時における負荷に応じてモータ
の発電負荷トルクを制御するハイブリッド車両の発電制
御装置を提供するものである。
は、車両の推進力を出力するエンジン(例えば、実施形
態におけるエンジンE)と、エンジンの出力を補助する
補助駆動力を発生するモータ(例えば、実施形態におけ
るモータM)と、該モータに電力を供給すると共に補助
駆動力が必要ないときにモータを発電機として作動させ
得られた電気エネルギー及びモータの回生作動により発
電された回生エネルギーを蓄電する蓄電装置(例えば、
実施形態におけるバッテリ3)とを備えたハイブリッド
車両の発電制御装置であって、前記発電制御装置は、前
記エンジンのアイドル回転時に前記車両において使用さ
れる電力を発電するために必要な前記エンジンの負荷ト
ルクを算出する負荷トルク算出手段(例えば、実施形態
におけるステップS9)と、前記エンジンのアイドル回
転時において発生可能なトルクを算出する発生可能トル
ク算出手段(例えば、実施形態におけるステップS1
0)と、前記負荷トルク算出手段及び発生可能トルク算
出手段により算出された負荷トルク及び発生可能トルク
とに基づいて前記モータの発電負荷トルクの制限値を決
定する発電負荷トルク決定手段(例えば、実施形態にお
けるステップS11、S12、S13)とを備えたこと
を特徴とする。
ンの吸気管内の気圧の変化に応じて発生可能なトルクが
減少した場合に、この変化量に基づいて、モータに課す
る発電負荷トルクを減少させるようにしたため、エンジ
ンがストールすることを防止することができるという効
果が得られる。また、モータの発電量が減少した場合
に、モータ駆動用のバッテリを使用して12V系の電力
を供給するようにしたため、エンジンの発生可能なトル
クが減少した場合であってもエンジンのアイドル回転数
を上昇させる必要がなく、燃費を悪化させることを防止
することができるという効果も得られる。
と共に説明する。図1はパラレルハイブリッド車両にお
いて適用した実施形態を示しており、エンジンE及びモ
ータMの両方の駆動力は、オートマチックトランスミッ
ションあるいはマニュアルトランスミッションよりなる
トランスミッションTを介して駆動輪Wfに伝達され
る。ここでは、トランスミッションTはCVT(Contin
uously Variable Transmission:無段変速機)が用いら
れているものとする。また、ハイブリッド車両の減速時
に駆動輪Wf側からモータM側に駆動力が伝達される
と、モータMは発電機として機能していわゆる回生制動
力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーと
して回収する。
ECU1からの制御指令を受けてパワードライブユニッ
ト2により行われる。パワードライブユニット2にはモ
ータMと電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ
3が接続されており、バッテリ3は、例えば、複数のセ
ルを直列に接続したモジュールを1単位とし、更に複数
個のモジュールを直列に接続したものである。ハイブリ
ッド車両には各種補機類を駆動するための12ボルトの
補助バッテリ4が搭載されており、この補助バッテリ4
はバッテリ3にダウンバータ5を介して接続される。F
IECU11により制御されるダウンバータ5は、バッ
テリ3の電圧を降圧して補助バッテリ4を充電する。
よび前記ダウンバータ5に加えて、エンジンEへの燃料
供給量を制御する燃料供給量制御手段6の作動と、スタ
ータモータ7の作動の他点火時期等の制御を行う。その
ために、FIECU11には、トランスミッションTの
出力軸の回転数に基づいて車速Vを検出する車速センサ
S1からの信号と、エンジン回転数NEを検出するエン
ジン回転数センサS2からの信号と、トランスミッショ
ンTのシフトポジションを検出するシフトポジションセ
ンサS3からの信号と、ブレーキペダル8の操作を検出
するブレーキスイッチS4からの信号と、クラッチペダ
ル9の操作を検出するクラッチスイッチS5からの信号
と、スロットル開度THを検出するスロットル開度セン
サS6からの信号と、吸気管負圧PBを検出する吸気管
負圧センサS7からの信号とが入力される。
TECUを示し、31はバッテリ3を保護し、バッテリ
3の残容量を算出するバッテリECUを示す。このハイ
ブリッド車両の制御モードには、例えば「アイドルモー
ド」、「減速モード」、「加速モード」および「クルー
ズモード」の各モードがある。
ローチャートに基づいて前記4種類のモードを決定する
モータ動作モード判別について説明する。まず、ステッ
プS22において、アシストトリガ判定が行われる。ア
シストトリガ判定とはモータMによるエンジンEの出力
補助を行うか否かを判定するものであり、現時点の車両
の運転状況に応じて判定が行われる。このアシストトリ
ガ判定の結果に基づいて後述するステップS27のモー
タアシスト判定フラグF_MASTの値が決定される。
全閉判定フラグF_THIDLMGによりスロットルが
全閉か否かを判定する。ステップS23でスロットル全
閉フラグF_THIDLMGが「0」、すなわち、スロ
ットルバルブが全閉状態にあり、かつ、ステップS24
で車速センサS1により検出した車速Vが0、すなわ
ち、車両が停止状態にあれば、ステップS25で「アイ
ドルモード」が選択され、燃料カットに続く燃料供給の
再開が実行されてエンジンEがアイドル運転状態に維持
される。
_THIDLMGが「0」、すなわち、スロットルバル
ブが全閉状態にあり、ステップS24で車速センサS1
により検出した車速Vが0でなければ、ステップS26
で「減速モード」が選択されモータMによる回生制動が
実行される。ステップS23でスロットル全閉フラグF
_THIDLMGが「1」、すなわち、スロットルバル
ブが開いていれば、ステップS27に移行し、「加速モ
ード」および「クルーズモード」を判別するためのモー
タアシスト判定フラグF_MASTにより判定がなされ
る。
判定フラグF_MASTが「1」であればステップS2
8で「加速モード」が選択され、モータMの駆動力でエ
ンジンEの駆動力がアシストされる。また、ステップS
27でモータアシスト判定フラグF_MASTが「0」
であればステップS29で「クルーズモード」が選択さ
れ、モータMは駆動せず車両はエンジンEの駆動力で走
行する。このようにして、ステップS30で各モードに
対応するモータ動作出力がなされる。
ップS25の「アイドルモード」について図5を参照し
て説明する。図5はアイドルモードにおけるバッテリ3
の充電量を制御するフローチャートを示している。図5
のステップS100〜S109の処理は、一定間隔で繰
り返し実行される。この実行間隔は、各ステップにおい
て、ステップS100〜S109の処理に要する時間な
どから決定される時間である。
ルモードであるか否かが判定される。アイドルモードで
あると判定された場合にはステップS102に進む。ス
テップS100においてアイドルモードではないと判定
された場合には、ステップS101において発電量RE
GENに「0」がセットされ、ステップS102に進
む。
残容量が所定値1より大きいか否かを判定する。この判
定によって、バッテリ残容量がモータMによるエンジン
Eの出力補助を行える領域であるか、すなわちバッテリ
の容量が十分に残っているか否かが判定される。ここで
十分な容量とは、例えばバッテリ残容量が40%以上で
あることであり、この40%がステップS102におけ
る所定値1である。この判定の結果、十分に容量が残っ
ている場合には後述するステップS107のアイドル充
電量減算モードに入る。なお、バッテリ残容量は、バッ
テリECU31においてバッテリ3の電圧、充放電電
流、バッテリ温度等から算出される値である。
残容量が十分な領域でなかった場合、ステップS103
において、バッテリ残容量が所定値2より小さいか否か
を判定する。この判定によって、これ以上使用するとモ
ータMによるエンジンEの出力補助が行えなくなる領域
であるか、すなわち過放電領域であるか否かが判定され
る。ここで、過放電領域とは、例えばバッテリ残容量が
20%以下であることであり、この20%がステップS
103における所定値2である。この判定の結果、過放
電状態である場合には後述するステップS104のアイ
ドル充電モードに入る。
態でないと判定された場合、ステップS105におい
て、バッテリ残容量と、ステップS102の所定値1
(ここでは40%)の上下に幅を持たせて設定されたヒ
ステリシス値のうちの低判定値#QBATIDLLとが
比較される。ここでバッテリ残容量が低判定値#QBA
TIDLLよりも小さいと判定された場合には後述する
ステップS104のアイドル充電モードに進む。
TIDLL以上と判定された場合にはステップS106
に進み、ここで、上記ヒステリシス値のうちの高判定値
#QBATIDLHとが比較される。このように所定値
1(ここでは、残容量40%)の上下に幅を持たせてヒ
ステリシスを設けることで、所定値1の境界部分におけ
るハンチングを防止している。
残容量が高判定値#QBATIDLHよりも小さいと判
定された場合にはステップS108に進む。したがっ
て、低判定値#QBATIDLL≦バッテリ残容量<高
判定値#QBATIDLHである場合にはステップS1
04、ステップS107は経由しないので、前回のモー
ドがそのまま継続される。一方、バッテリ残容量が高判
定値#QBATIDLH以上と判定された場合には後述
するステップS107のアイドル充電量減算モードに進
む。
モード及びステップS107のアイドル充電量減算モー
ドについて簡単に説明する。アイドル充電モードは、エ
ンジンEのアイドル回転時において、モータMによって
発電された電力をバッテリ3へ充電するモードである。
このモードは、バッテリ残容量が、過放電領域であると
判定された場合のみに動作するモードであり、早期にバ
ッテリ残容量を回復するためのものである。
ジンEのアイドル回転時において、モータMによって発
電された電力を12V系の供給のみに使用して、バッテ
リ3への充電を停止するモードである。このモードは、
バッテリ残容量が、十分であると判定された場合に動作
するモードであり、車両が停止している場合に充電だけ
が行われてバッテリ3が過充電状態になることを防止す
るためのものである。
減算モード、および、ステップS104のアイドル充電
モードの処理を行った後に、ステップS108において
12V系の消費電力に相当する電力をモータMにより発
電し、その電力を補助バッテリ4へ供給する。そして、
ステップS109において、アシスト量ASTPWRに
「0」をセットしリターンする。
ータMによって発電された電力をバッテリ3へ充電する
か否かを決定して、その結果に基づいてモータMの発電
量が制御される。
て、12V系の電力をモータMの発電によって供給する
場合に、エンジンEの状態に応じてモータMの発電量を
制御する処理について説明する。図2は、モータMの発
電負荷トルクの制限値をエンジンEの状態に応じて制御
する動作を示すフローチャートである。図2のステップ
S1〜S13の処理は、一定間隔で繰り返し実行され
る。この実行間隔は、各ステップにおいて、負荷トルク
などの算出や制限値のセットに要する時間などから決定
される時間であり、ここでは、10[ms]とする。
ションセンサS3の出力を参照して、現時点においてイ
ンギア状態であるか否かを判定する。ここでいうインギ
アとは、CVTのシフトポジションがN(ニュートラ
ル)ポジション及びP(パーキング)ポジション以外の
シフトポジションの状態であることをいう。この判定の
結果、インギアでなければステップS3に進む。また、
トランスミッションTがマニュアルトランスミッション
である場合は、無条件にステップS3へ進む。
場合は、トランスミッションTによるエンジンEへの負
荷は、無負荷となるため、変数TCRPに「0」を代入
する(ステップS3)。
プS2において、現時点の状態が強クリープ状態である
か否かを判定する。ここでいうクリープとは、オートマ
チックトランスミッションにおいて、シフトポジション
がN、Pポジション以外である場合に、アクセルペダル
を踏まなくても車両がゆっくり動く状態のことである。
このクリープの強弱は、CVTECU21によって制御
され、例えば登坂路において車両が強クリープなるよう
に制御されたり、平坦路においては弱クリープになるよ
うに制御されたりする。ここでは、このクリープが強い
状態であるか、弱い状態であるかを判定する。この判定
の結果、強いクリープ状態であれば、ステップS4へ進
み、変数TCRPに、強クリープ状態におけるエンジン
Eのトルク負荷の値TSCRPを代入する。
ば、ステップS5へ進み、変数TCRPに、弱クリープ
状態におけるエンジンEのトルク負荷の値TWCRPを
代入する。
と、ステップS6において、現時点において、エアコン
ディショナー(以下、エアコンと称する)がONの状態
であるか否かを判定する。この判定の結果、エアコンが
OFF状態であれば、ステップS7へ進み、変数TAC
に「0」を代入する。一方、エアコンがON状態であれ
ば、ステップS8へ進み、変数TACに、エアコンクラ
ッチがON状態であるときのエンジンEのトルク負荷の
値TACTRを代入する。
けるエンジンEのトルク負荷TLOADを算出する。こ
のトルク負荷TLOADは、モータMによる発電負荷ト
ルクACTTRQFと、先に求めたトランスミッション
によるトルク負荷TCRP及びエアコンによるトルク負
荷TACとをそれぞれ加算することによって求める。こ
の発電負荷トルクACTTRQFは、車両内において用
いられる電装品が必要としている電力に応じて増減する
値であり、この発電負荷トルクACTTRQFに相当す
る電力がモータMによって発電されて12V系へ供給さ
れる。
エンジンEの発生可能トルクのしきい値TELMTをし
きい値テーブルを検索して取得する。このしきい値TE
LMTのテーブルは、図3に示すように、エンジンEの
吸気管内の気圧とエンジンEがアイドル回転時に発生可
能なトルクのしきい値TELMTとの関係が定義された
テーブルである。発生可能なトルクのしきい値TELM
Tは、気圧760[mmHg](標高0mに相当する気
圧)より高い気圧の時に1.5[kgf・m]となり、
気圧が低くなるにしたがって、しきい値TELMTも比
例して低くなり、気圧が600[mmHg](標高20
00mに相当する気圧)の時に1.0[Kgf・m]と
なる。なお、吸気管内の気圧は、吸気管負圧センサS7
の出力に基づいて算出される値である。
ンジンEの性能から予め決まる値であり、この発生可能
トルク値と同じ値の負荷トルクをエンジンEに対してか
けたときに、エンジンストールが発生せずにアイドル回
転を維持できるトルクのことである。
ップS10の処理によって取得した発生可能トルクしき
い値TELMTと先にステップS9の処理によって算出
したトルク負荷TLOADとを比較する。この比較の結
果、現時点において必要としているトルク負荷TLOA
Dが発生可能トルクしきい値TELMTより大きい値で
なければ、ステップS12において、モータMの発電負
荷トルクリミットTACTLMTに発電負荷トルクリミ
ットの最大値LMTMAXを代入して処理を終了する。
一方、トルク負荷TLOADが発電負荷トルクリミット
しきい値TELMTより大きい値であった場合は、ステ
ップS13において、発電負荷トルクリミット最大値L
MTMAXから、トルク負荷TLOADと発生可能トル
クしきい値TELMTとの差を減算(LMTMAX−
(TLOAD−TELMT))した結果をモータMの発
電負荷トルクリミットTACTLMTに代入して終了す
る。
ステップS12またはステップS13の処理によって得
られた発電負荷トルクリミットTACTLMTに応じ
て、モータMの発電負荷トルクのリミットが決められ、
このリミットを超える発電は行われない。したがって、
現時点におけるエンジンEの発生可能トルクを負荷のト
ルクが上回ることはない。しかし、このままでは、車両
内で必要としている電力を供給することができないた
め、足りない電力は、バッテリ3からダウンバータ5を
介して供給される。そして、このバッテリ3において消
費された電力は、車両がクルーズモードまたは減速モー
ドになった時の充電によって補われる。
の変化に応じて発生可能なトルクが減少した場合に、こ
の変化量に基づいて、モータMに課する発電負荷トルク
を減少させるようにしたため、エンジンEがストールす
ることを防止することができる。また、モータMの発電
量が減少した場合に、バッテリ3を使用するようにし
て、発生可能なトルクが減少した場合であってもエンジ
ンEのアイドル回転数を上昇させる必要がないため、燃
費を悪化させることを防止することができる。
OADを発電負荷トルクACTTRQFと、トランスミ
ッションTによるトルク負荷TCRP及びエアコンによ
るトルク負荷TACとを加算によって求めたが、これら
の他にエンジンEに対するトルク負荷がある場合は、そ
のトルク負荷をトルク負荷TLOADに更に加算するよ
うにしてもよい。すなわち、図4のステップS9におい
ては、アイドル回転時におけるエンジンEのトルク負荷
の合計をトルク負荷TLOADとすればよい。
0〜600[mmHg]の間において、徐々に低い値に
なるようにしてあるが、1つのしきい値(例えば、60
0[mmHg])より低い気圧であるか否かのみを判定
して、このしきい値より低い気圧の場合に、無条件に発
電負荷トルクを通常の値より低い値に設定するようにし
てもよい。このようにすることで、しきい値テーブルを
持つ必要がなくなり、さらに判定処理を簡単にすること
ができる。
載した発明によれば、エンジンの吸気管内の気圧の変化
に応じて発生可能なトルクが減少した場合に、この変化
量に応じて、モータに課する発電負荷トルクを減少させ
るようにしたため、エンジンがストールすることを防止
することができるという効果が得られる。また、モータ
の発電量が減少した場合に、モータ駆動用のバッテリを
使用して12V系の電力を供給するようにしたため、エ
ンジンの発生可能なトルクが減少した場合であってもエ
ンジンのアイドル回転数を上昇させる必要がなく、燃費
を悪化させることを防止することができるという効果も
得られる。
ンEの状態に応じて制御する動作を示すフローチャート
である。
示す説明図である。
図である。
手段
Claims (1)
- 【請求項1】 車両の推進力を出力するエンジンと、エ
ンジンの出力を補助する補助駆動力を発生するモータ
と、該モータに電力を供給すると共に補助駆動力が必要
ないときにモータを発電機として作動させ得られた電気
エネルギー及びモータの回生作動により発電された回生
エネルギーを蓄電する蓄電装置とを備えたハイブリッド
車両の発電制御装置であって、 前記発電制御装置は、 前記エンジンのアイドル回転時に前記車両において使用
される電力を発電するために必要な前記エンジンの負荷
トルクを算出する負荷トルク算出手段と、 前記エンジンのアイドル回転時において発生可能なトル
クを算出する発生可能トルク算出手段と、 前記負荷トルク算出手段及び発生可能トルク算出手段に
より算出された負荷トルク及び発生可能トルクとに基づ
いて前記モータの発電負荷トルクの制限値を決定する発
電負荷トルク決定手段と、 を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の発電制御
装置。
Priority Applications (4)
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JP3578945B2 JP3578945B2 (ja) | 2004-10-20 |
Family
ID=16852794
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22692799A Expired - Fee Related JP3578945B2 (ja) | 1999-08-10 | 1999-08-10 | ハイブリッド車両の発電制御装置 |
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