JP2004187331A - ハイブリッド車両の駆動力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジン2と、車両の前輪8側に設けられるフロントモータ3と、車両の後輪9側に設けられるリヤモータ4とを駆動源として備え、車両減速時の減速エネルギーの回生を行うにあたり、前記フロントモータ3の回生量と、前記リヤモータ4の回生量をそれぞれ算出し、これらモータ3,4のうち回生量の多い方で回生を行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動源として、エンジンと第1の電動機と第2の電動機を備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両の駆動源としてエンジンとモータとを備えたハイブリッド車両の駆動力を制御する駆動力制御装置が提案されている。
例えば、特許文献1には、前輪がエンジンによって駆動され、後輪がモータによって駆動されるハイブリッド車両の駆動力制御装置についての技術が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−235576号公報(段落番号[0009]、[0012]、第1図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、前記モータは電動機として機能するのみであり、前記モータを駆動する発電機はエンジンにより駆動され、車両の減速時等に走行エネルギーを回収できるような機構を備えていない。このため、さらなる燃費向上のためには、電動機としてのみならず発電機としても機能するモータを、車両の前輪側と後輪側にそれぞれ設けて、車両の減速走行時等にこれらのモータにて回生を行えるようにすることが望まれる。
しかしながら、前輪側を駆動する電動機(例えばフロントモータ)と後輪側を駆動する電動機(例えばリヤモータ)の規格や性能が異なる場合があり、車両の走行状態に応じて、回生量も異なるため、単純にそれぞれのモータで回生を行っても必ずしも効率的とはいえないという問題があった。
【0005】
そこで、本発明は、電動機による回生を効果的に行うことができるハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項1に係る発明は、前後輪(例えば、後述する実施の形態における前輪8、後輪9)の一方をエンジン(例えば、後述する実施の形態におけるエンジン2)と第1の電動機(例えば、後述する実施の形態におけるフロントモータ3)にて駆動すると共に、前後輪の他方を第2の電動機(例えば、後述する実施の形態におけるリヤモータ4)にて駆動するハイブリッド車両の駆動力制御装置において、車両減速時の減速エネルギーの回生を行うにあたり、前記第1の電動機の回生量と、前記第2の電動機の回生量をそれぞれ算出し、これら電動機のうち回生量の多い方で回生を行うことを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、車両減速時において、算出された回生量の多い電動機で回生を行うことで、余剰の走行エネルギーを有効に回収することができるため、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。また、前記第1の電動機と第2の電動機のうち、一方の電動機のみで回生を行うため、他方の電動機は独立した制御を行うことができ走行モードの自由度を増やすことができる。これにより、車両の走行状態に応じて、前記他方の電動機を燃費向上に寄与するように制御することができる。例えば、前記他方の電動機を、単独で、あるいはエンジンとともに駆動させて車両に駆動力を提供してもよく、また休止させてもよい。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載したものであって、前記第1の電動機の回生量を算出する際には、前記第1の電動機に接続されるトランスミッション(例えば、後述する実施の形態におけるトランスミッション5)の効率及び、リヤデファレンシャルの伝達ロス分を加味するとともに、前記第2の電動機の回生量を算出する際には、前記第2の電動機に接続されるリアデファレンシャル(例えば、後述する実施の形態におけるリアデファレンシャル10)の効率及び、トランスミッションの伝達ロス分を加味することを特徴とする。
この発明によれば、前記第1の電動機や第2の電動機における回生可能量をより高い精度で算出することができるため、より効率的に回生の制御を行うことが可能となる。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載したものであって、前記エンジンおよび第1の電動機と、車輪との接続または分離を行うクラッチ(例えば、後述する実施の形態における発進クラッチ20)を備え、該クラッチにより前記エンジンおよび第1の電動機と前記車輪とが分離されている場合には、前記第2の電動機で回生を行うことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、前記クラッチを分離することで、車両が極低速域等で走行する場合に、エンジンフリクションを車輪に伝達することを防止できるため、エンジンフリクションによるエネルギーロスを低減できるとともに、該エンジンフリクションの影響を受けない第2の電動機で回生を行うことで、余剰の走行エネルギーをより効率的に回収することが可能となる。
【0011】
請求項4に係る発明は、請求項3に記載したものであって、前記クラッチはトランスミッションの発進クラッチであることを特徴とする。
この発明によれば、既存のトランスミッションのクラッチを使用するので、新たに特別な(新規)クラッチを設ける必要がなくなり、部品点数を低減して低コスト化を図ることができる。
【0012】
請求項5に係る発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載したものであって、前記車輪がスリップしていることを検出した場合には、前記第1の電動機および第2の電動機における回生を禁止することを特徴とする。
この発明によれば、前記車輪がスリップしたスリップ状態における回生に伴う車輪の回転数の変動を防止できるため、車体の挙動安定性を確保することができ、スリップ状態からの早期回復を図ることが可能となる。
【0013】
請求項6に係る発明は、エンジンと、車両の前輪側に設けられる第1の電動機と、これらの駆動力を車両の前輪に伝達するトランスミッションと、車両の後輪側に設けられる第2の電動機と、第2の電動機と車両の後輪とを接続するリアデファレンシャルとを備え、前記第1の電動機および第2の電動機での回生が可能かどうかを判定する回生可能判定手段と、前記第1の電動機および第2の電動機での回生可能量を算出する回生可能量算出手段と、前記第1の電動機の回生可能量と前記第2の電動機の回生可能量とを比較する回生可能量比較手段と、これらの回生可能量の多い方の電動機で回生を行わせる回生実行手段とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、余剰の走行エネルギーを有効に回収することができるため、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。また、車両の走行状態に応じて、前記他方の電動機を燃費向上に寄与するように制御することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置を図面と共に説明する。
図1は本発明の実施の形態のハイブリッド車両の駆動力制御装置を示す概略構成図である。同図に示したように、このハイブリッド車両はエンジン2と、フロントモータ3と、リヤモータ4とを駆動源として備えている。前記フロントモータ3はエンジン2とトランスミッション5と挟持された状態で直列に直結されている。そして、エンジン2とフロントモータ3の少なくとも一方の動力をトランスミッション5を介して出力軸12に伝達し、前輪8を駆動する。
一方、リヤモータ4は、その動力をリアデファレンシャル10を介して出力軸13に伝達し、後輪9を駆動する。すなわち、本実施の形態におけるハイブリッド車両は、前輪8をエンジン2やフロントモータ3の少なくとも一方で駆動可能とし、後輪9をリヤモータ4で駆動可能とした、4輪駆動の車両である。
【0015】
また、ハイブリッド車両の減速時に前輪8側からフロントモータ3側に駆動力が伝達されると、フロントモータ3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。同様にして、ハイブリッド車両の減速時に後輪9側からリヤモータ4側に駆動力が伝達されると、リヤモータ4は発電機として機能して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。
【0016】
フロントモータ3,リヤモータ4の駆動及び回生作動は、ECU(図示せず)からの制御指令を受けてパワードライブユニット(PDU)6により行われる。パワードライブユニット6にはフロントモータ3、リヤモータ4と電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ7が接続され、バッテリ7は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを1単位として更に複数個のモジュールを直列に接続したものである。
【0017】
また、本実施の形態においては、前記トランスミッション5は無断変速機(CVT)にて構成され、これと出力軸12との間には、発進クラッチ20が設けられている。この発進クラッチ20を制御することで、エンジン2およびフロントモータ3と、前輪8との接続や分離を行い、これらの駆動源と前輪8との間でエネルギーの伝達や遮断を行うことができる。
【0018】
図3は図1に示したフロントモータ3、リヤモータ4の回生効率の判断を示すフローチャートある。まず、ステップS10で、モータ3,4での回生処理判断モードに入ると、ステップS12で車両が減速中かどうかの判定を行う。この判定結果がYESの場合にはステップS14の処理に進み、判定結果がNOの場合にはこのフローチャートにおける一連の処理を終了する。回生処理は余剰の走行エネルギーを回収することにより行うことが好ましいため、減速中以外の時に行うべきではないからである。
【0019】
ステップS14では、車輪8,9がスリップしているかどうかの判定を行う。この判定結果がYESの場合には、ステップS16で回生を禁止する制御を行い、このフローチャートにおける一連の処理を終了する。このように、前記車輪8,9がスリップしたスリップ状態における回生を禁止するため、回生に伴う車輪8,9の回転数の変動を防止できる。これにより、車体の挙動安定性を確保することができ、スリップ状態からの早期回復を図ることが可能となる。
また、ステップS14の判定結果がNOの場合には、ステップS18に進み、回生処理をフロントモータ3とリヤモータ4のどちらで行うかを判定する処理に移行する。
【0020】
ステップS18では、発進クラッチ20が分離されている(OFF)かどうかの判定を行う。この判定結果がYESであれば、リヤモータ(後M/G)4で回生する制御を行う。発進クラッチ20が分離されている場合には、フロントモータ3は車輪8,9と遮断されており、回生を行うことができないからである。このように、車両の極低速域等において発進クラッチ20が分離された時にリヤモータ4で回生を行うことで、エンジンフリクションによるエネルギーロスを低減できるとともに、余剰の走行エネルギーを効率的に回収することが可能となる。
ステップS18の判定結果がNOの場合には、ステップS20に進み、各モータ3,4の回生効率を検索する。これについては図4を用いて後述する。
【0021】
そして、ステップS22に進み、リヤモータ4の回生効率(リヤ回生効率、という)ηrrとフロントモータ3の回生効率(フロント回生効率、という)ηfrとを比較し、リヤ回生効率ηrrがフロント回生効率ηfrより大きい場合には、ステップS26に進んでリヤモータ4で回生を行う制御をし、リヤ回生効率ηrrがフロント回生効率ηfrより小さい場合には、ステップS28に進んでフロントモータ3で回生を行う制御をする。そして、一連の処理を終了する。
【0022】
各モータ3,4における回生効率を算出する手順を図4〜図6を用いて説明する。図4は図3に示したリヤモータ4、フロントモータ3それぞれの回生効率の検索手順を示す説明図である。図5、図6はフロントモータ3、リヤモータ4それぞれの回生可能量を算出する手順を示す説明図である。
まず、ステップS30で減速力Fを算出する。この減速力Fは、ブレーキペダルの踏み込み量等から算出する。そして、ステップS32で車速Vを検出する。そして、以下のようにして、フロント回生効率、リヤ回生効率の判定を行う。
【0023】
フロント回生効率を検索するにあたっては、ステップS34でリア部(リヤモータ4やそれに関する補機類)のフリクションを算出する。このフリクションを前記減速力Fから減算し、この減算した値に車輪8の半径Rを乗算することで足軸トルクTを算出する。
【0024】
また、車速Vに、フロント側の比例係数ratio_frを乗じて、フロントモータ3の軸回転数Nmot_frを算出する。そして、ステップS36で、前記回転数Nmot_frと入力トルクTとから、トランスミッション5の伝達効率ηをマップ検索して、この伝達効率ηを前記足軸トルクTに乗じる。さらに、前記比例係数ratio_frを乗じて、フロントモータ3の軸トルク(フロント軸トルク、という)Tを算出する。
そして、ステップS38で、車速V等に基づいてエンジン2のフリクションを算出し、このフリクションを前記フロント軸トルクTから減算する。ついで、ステップS40で前記回転数Nmot_frとフロント軸トルクTとからフロントモータ3の回生効率をマップ検索し、ステップS42で該マップからフロント回生効率ηfrを算出する。このフロント回生効率ηfrを前記減算されたフロント軸トルクTに乗じて、さらに、前記モータ回転数Nmotに2πを乗じて60で除算することで、出力仕事Wfrを算出する。この出力仕事Wfrがフロントモータ3における回生可能量となる。
【0025】
一方、リヤ回生効率を検索するにあたっては、ステップS44でフロント部(フロントモータ3やそれに関する補機類)のフリクションを算出する。このフリクションを前記減速力Fから減算し、この減算した値に車輪9の半径Rを乗算することで足軸トルクTを算出する。
【0026】
また、車速Vに、リヤ側の比例係数ratio_rrを乗じて、リヤモータ4の軸回転数Nmot_rrを算出する。そして、ステップS46で、前記回転数Nmot_rrと入力トルクTとから、リアデファレンシャル10の伝達効率ηをマップ検索して、この伝達効率ηを前記足軸トルクTに乗じる。さらに、前記比例係数ratio_rrを乗じて、リヤモータ4の軸トルク(リヤ軸トルク、という)Tを算出する。
【0027】
そして、ステップS48で前記回転数Nmot_rrとリヤ軸トルクTとからリヤモータ4の回生効率をマップ検索し、ステップS50で該マップからリヤ回生効率ηrrを算出する。このリヤ回生効率ηrrを前記リヤ軸トルクTに乗じて、さらに、前記モータ回転数Nmotに2πを乗じて60で除算することで、出力仕事Wrrを算出する。この出力仕事Wrrがリヤモータ4における回生可能量となる。
図7は、一定の走行条件(例えば、発進クラッチ20の状態)における車速Vと、上述のようにして算出したフロントモータ3、リヤモータ4の回生量の関係を示すグラフである。同図から、車速Vが基準速度V0より大きい場合と小さい場合とで、フロント回生量Wfrとリヤ回生量Wrrの大小関係は逆転する。従って、車速Vを基準速度V0と比較することで、回生処理を行うモータ3,4の選択を行うようにすることもできる。なお、このグラフは、走行条件ごとに持ち替えるものとする。
【0028】
図8は、ハイブリッド車両の走行時における一例を示す説明図である。同図に示したように、車両が一定速度で走行している場合には、回生処理は行わない(時間t=0〜A)。そして、車両が減速走行を開始して、回生処理を行える場合には、上述のようにモータ3,4のいずれかで回生処理を行う(時間t=A〜B)。そして、車両の速度が極低速となり、発進クラッチ20がOFFの場合には、リヤモータ4により回生処理を行う(時間t=B〜)。
【0029】
このように、車両減速時において、モータ3,4のうち算出された回生量の多い方で回生を行うことで、余剰の走行エネルギーを有効に回収することができるため、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。また、前記フロントモータ3とリヤモータ4のうち、一方のモータ(例えばフロントモータ3)のみで回生を行うため、他方のモータ(例えばリヤモータ4)は独立した制御を行うことができ走行モードの自由度を増やすことができる。
本実施の形態においては、各モータ3,4の回生可能量をトランスミッション5、リアデファレンシャル10の伝達ロス分を加味して算出しているため、各モータの回生可能量をより高い精度で算出することができ、より効率的に回生の制御を行うことが可能となる。
【0030】
また、本発明は、図1に示したハイブリッド車両に限らず、図2に示したように発進クラッチ20を備えていないハイブリッド車両にも適用可能である。この場合には、ステップS18の判定が常にNOとなる他は、図1に示したハイブリッド車両と同様に制御を行うことができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明によれば、余剰の走行エネルギーを有効に回収することができるため、エネルギーをより有効に利用することが可能となる。また、車両の走行状態に応じて、前記他方の電動機を燃費向上に寄与するように制御することができる。
【0032】
請求項2に係る発明によれば、前記第1の電動機や第2の電動機における回生可能量をより高い精度で算出することができるため、より効率的に回生の制御を行うことが可能となる。
請求項3に係る発明によれば、エンジンフリクションによるエネルギーロスを低減できるとともに、余剰の走行エネルギーをより効率的に回収することが可能となる。
【0033】
請求項4に係る発明によれば、新たに特別な(新規)クラッチを設ける必要がなくなり、部品点数を低減して低コスト化を図ることができる。
請求項5に係る発明によれば、車体の挙動安定性を確保することができ、スリップ状態からの早期回復を図ることが可能となる。
請求項6に係る発明によれば、エネルギーの有効利用が可能となるとともに、前記他方の電動機を燃費向上に寄与するように制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置を示す概略構成図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置の変形例を示す概略構成図である。
【図3】図1に示したフロントモータ、リヤモータの回生効率の判断を示すフローチャートある。
【図4】図3に示したリヤモータ、フロントモータそれぞれの回生効率の検索手順を示す説明図ある。
【図5】図1に示したフロントモータの回生可能量を算出する手順を示す説明図である。
【図6】図1に示したリヤモータの回生可能量を算出する手順を示す説明図である。
【図7】図1に示したフロントモータ、リヤモータの車速と回生量の関係を示すグラフである。
【図8】図1、図2に示したハイブリッド車両の走行時における一例を示す説明図である。
【符号の説明】
2 エンジン
3 フロントモータ
4 リヤモータ
5 トランスミッション
8 前輪
9 後輪
10 リアデファレンシャル
20 発進クラッチ
Claims (6)
- 前後輪の一方をエンジンと第1の電動機にて駆動すると共に、前後輪の他方を第2の電動機にて駆動するハイブリッド車両の駆動力制御装置において、
車両減速時の減速エネルギーの回生を行うにあたり、前記第1の電動機の回生量と、前記第2の電動機の回生量をそれぞれ算出し、これら電動機のうち回生量の多い方で回生を行うことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。 - 前記第1の電動機の回生量を算出する際には、前記第1の電動機に接続されるトランスミッションの効率及び、リヤデファレンシャルの伝達ロス分を加味するとともに、
前記第2の電動機の回生量を算出する際には、前記第2の電動機に接続されるリアデファレンシャルの効率及び、トランスミッションの伝達ロス分を加味することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。 - 前記エンジンおよび第1の電動機と、車輪との接続または分離を行うクラッチを備え、
該クラッチにより前記エンジンおよび第1の電動機と前記車輪とが分離されている場合には、前記第2の電動機で回生を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。 - 前記クラッチはトランスミッションの発進クラッチであることを特徴とする請求項3に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
- 前記車輪がスリップしていることを検出した場合には、前記第1の電動機および第2の電動機における回生を禁止することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
- エンジンと、車両の前輪側に設けられる第1の電動機と、これらの駆動力を車両の前輪に伝達するトランスミッションと、
車両の後輪側に設けられる第2の電動機と、第2の電動機と車両の後輪とを接続するリアデファレンシャルとを備え、
前記第1の電動機および第2の電動機での回生が可能かどうかを判定する回生可能判定手段と、
前記第1の電動機および第2の電動機での回生可能量を算出する回生可能量算出手段と、
前記第1の電動機の回生可能量と前記第2の電動機の回生可能量とを比較する回生可能量比較手段と、
これらの回生可能量の多い方の電動機で回生を行わせる回生実行手段と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
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