JP2004346782A - ハイブリッド自動車およびその制御方法 - Google Patents

ハイブリッド自動車およびその制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二次電池が充電制限を受けている最中に内燃機関を停止する際に制動力を確保すると共に内燃機関の排気浄化装置の触媒の劣化を抑止する。
【解決手段】バッテリ50の残容量(SOC)が高くてバッテリ50の充電制限がなされている最中にブレーキペダル85が踏み込まれたときには、エンジン22の燃料噴射や点火を停止し、エンジン22の排気管22dの排気バルブ22eを全閉にする。エンジン22は回転により空気を排気側に圧縮するから、排気ブレーキとして機能し、制動トルクを駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用させることができる。排気バルブ22eは排気浄化装置23の上流側に取り付けられているから、排気ブレーキにより多量の空気を排気浄化装置23に供給することがない。この結果、触媒の劣化を防止することができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンの排気管に排気バルブを設け、制動時にバッテリが満充電近傍のときには排気バルブを閉じる排気ブレーキにより制動力を得るものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−309504号公報(図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ハイブリッド自動車では、バッテリの過充電を抑止する必要から排気ブレーキを利用することが考えられるが、同時にエミッションをも考慮する必要もある。エミッションの向上のためエンジンの排気管には排気中の一酸化炭素や未反応炭化水素,NOxを低減する触媒が充填された排気浄化装置が取り付けられているのが一般的である。排気ブレーキは、排気管へ空気を圧縮することにより制動力を得るものであるから、多量の空気が排気浄化装置に供給されて充填された触媒の劣化を招く場合が生じる。
【0005】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、二次電池などの蓄電装置が充電制限を受けている最中に内燃機関を停止する際に制動力を確保すると共に内燃機関の排気浄化装置の触媒の劣化を抑止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【0007】
本発明の第1のハイブリッド自動車は、
車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、
排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁を有する内燃機関と、
該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、
前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の蓄電制限を判定する蓄電制限判定手段と、
該蓄電制限検出手段により前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたとき、前記排気規制弁が閉成されて前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する停止時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【0008】
この本発明の第1のハイブリッド自動車では、蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて内燃機関の運転停止の指示がなされたときには、内燃機関の排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁が閉成されて内燃機関の運転が停止されるよう内燃機関を運転する内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が車軸に連結された駆動軸に出力されるよう電力動力出力手段と電動機とを駆動制御する。排気規制弁は排気浄化装置の上流側に取り付けられているから、排気ブレーキとして機能させても多量の空気を排気浄化装置に供給することはない。この結果、排気浄化装置内の触媒の劣化を抑止することができる。もとより、排気ブレーキとして機能するから、蓄電手段を過充電することなく運転者が要求する制動力を得ることができる。
【0009】
こうした本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記内燃機関運転手段は、スロットルバルブの駆動制御と燃料噴射制御と点火制御とを含む制御により前記内燃機関を運転する手段であり、前記停止時制御手段は、前記スロットルバルブを全閉した後に燃料噴射を停止すると共に点火を停止し、その後前記排気規制弁を閉成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、エミッションを悪化させることなく排気ブレーキを機能させることができる。この態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記停止時制御手段は、前記排気規制弁を閉成した後に前記スロットルバルブを開成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関を始動する際に排気浄化装置に送られる空気を少なくすることができる。
【0010】
また、本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記停止時制御手段は、前記内燃機関の始動の指示がなされるまで前記排気規制弁が閉成された状態を保持するよう前記内燃機関運転手段を制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関の始動の指示がなされるまで、いつでも排気ブレーキを機能させることができる。
【0011】
本発明の第1のハイブリッド自動車において、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段であるものとすることもできるし、前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機であるものとすることもできる。
【0012】
本発明の第2のハイブリッド自動車は、
車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、
前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、
前記内燃機関の排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制手段と、
前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
該蓄電手段の蓄電制限を判定する蓄電制限判定手段と、
該蓄電制限検出手段により前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたとき、排気が規制されて前記内燃機関の運転が停止されるよう前記排気規制手段と前記内燃機関運転手段とを制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する停止時制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【0013】
この本発明の第2のハイブリッド自動車では、蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて内燃機関の運転停止の指示がなされたときには、内燃機関の排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制手段により排気が規制されて内燃機関の運転が停止されるよう排気規制手段と内燃機関を運転する内燃機関運転手段とを制御すると共に運転者の要求動力が車軸に連結された駆動軸に出力されるよう電動機を駆動制御する。排気規制手段は排気浄化装置の上流側に取り付けられているから、排気ブレーキとして機能させても多量の空気を排気浄化装置に供給することはない。この結果、排気浄化装置内の触媒の劣化を抑止することができる。もとより、排気ブレーキとして機能するから、蓄電手段を過充電することなく運転者が要求する制動力を得ることができる。
【0014】
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁を有する内燃機関と、該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときには、スロットルバルブを全閉した後に燃料噴射を停止すると共に点火を停止し、その後前記排気規制弁を閉成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する
ことを要旨とする。
【0015】
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法によれば、蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて内燃機関の運転停止の指示がなされたときには、スロットルバルブを全閉した後に燃料噴射を停止すると共に点火を停止し、その後、内燃機関の排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁を閉成して内燃機関の運転が停止されるよう内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が駆動軸に出力されるよう電力動力出力手段と電動機とを駆動制御するから、排気ブレーキとして機能させても多量の空気を排気浄化装置に供給することはなく、排気浄化装置内の触媒の劣化を抑止することができると共に蓄電手段を過充電することなく運転者が要求する制動力を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
【0017】
エンジン22は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジン22の吸気管22aには、スロットルバルブ22bが取り付けられている。このスロットルバルブ22bは、エンジンECU24からの駆動信号により駆動するアクチュエータ22cにより開閉されることにより、スロットル開度を変更する。エンジン22の排気管22dには、排気中の一酸化炭素や未燃焼の炭化水素,NOxなどを低減する排気浄化装置23が取り付けられており、排気浄化装置23の上流側には排気バルブ22eが取り付けられている。この排気バルブ22eは、エンジンECU24からの駆動信号により駆動するアクチュエータ22fによって開閉される。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0018】
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
【0019】
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
【0020】
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば,バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
【0021】
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
【0022】
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。
【0023】
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にバッテリ50の残容量(SOC)が高くてバッテリ50の充電制限がなされている最中に運転者がブレーキペダル85を踏み込んで制動力を作用させる際の動作について説明する。図2は、ブレーキペダル85を踏み込んだときにハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される制動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、運転者がブレーキペダル85を踏み込んだときから所定時間毎(例えば8msec毎)に繰り返し実行される。
【0024】
制動処理ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、ブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBPや車速センサ88からの車速V,バッテリ50の残容量(SOC),モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、バッテリ50の残容量(SOC)は、バッテリ50の充放電電流の積算値に基づいて演算されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとし、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。
【0025】
こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき制動トルクTr*を設定する(ステップS110)。制動トルクTr*は、実施例では、ブレーキペダルポジションBPと車速Vと制動トルクTr*との関係を予め定めて制動トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、ブレーキペダルポジションBPと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する制動トルクTr*を導出して設定するものとした。図3に制動トルク設定用マップの一例を示す。
【0026】
続いて、入力したバッテリ50の残容量(SOC)を閾値Srefと比較する(ステップS120)。ここで、閾値Srefは、バッテリ50の充電制限を行なうか否かを判定するものであり、バッテリ50の容量などにより定めることができる。例えば、バッテリ50の残容量(SOC)として85%や90%などと定めることができる。
【0027】
バッテリ50の残容量(SOC)が閾値Sref未満のときには、バッテリ50の充電制限はなされていないと判断し、ステップS130〜S180の通常のエンジン22の運転停止を伴った制動処理を行なう。この処理では、まず、エンジン22の運転制御(燃料噴射制御や点火制御など)を停止する制御停止回転数Nstopをエンジン22の目標回転数Ne*に設定すると共に停止時トルクTstopをエンジン22の目標トルクTe*に設定する(ステップS130)。ここで、制御停止回転数Nstopとしては、例えば、1200rpmや1500rpm,1800rpmなどの種々の回転数を用いることができ、停止時トルクTstopとしては値0や若干の値など種々の値を用いることができる。
【0028】
次に、設定した制御用回転数Nsetでエンジン22が回転するようにモータMG1の目標回転数Nm1*を次式(1)により計算すると共に計算した目標回転数Nm1*でモータMG1が回転するようトルク指令Tm1*を式(2)により計算する(ステップS140)。ここで、式(1)は動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式であり、式(2)はモータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式である。式(1)中、ρは動力分配統合機構30のギヤ比(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
【0029】
【数1】
Nm1*=Nset・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(2)
【0030】
そして、設定した制動トルクTr*をギヤ比Grで除してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し(ステップS150)、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1のトルク指令Tm1*とモータMG2のトルク指令Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信する(ステップS160)、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*とトルク指令Tm2*とを受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。そして、エンジン22の回転数Neを制御停止回転数Nstopと比較し(ステップS170)、エンジン22の回転数Neが制御停止回転数Nstopより大きいときには、これで制動処理ルーチンを終了する。
【0031】
こうしたステップS100〜S170までの処理が繰り返し実行され、エンジン22の回転数Neが制御停止回転数Nstop以下になると、エンジン22の運転制御の停止指示をエンジンECU24に送信すると共にそれ以降のモータMG1のトルク指令Tm1*を値0に設定する(ステップS180)。これにより、エンジン22を停止し、モータMG2からの動力(制動力)だけで車両は走行するようになる。なお、エンジン22の運転制御が停止されるまでは、エンジン22からの出力に対してモータMG1で発電が行なわれ、制動トルクTr*に対してモータMG2が回生制御されるから、バッテリ50はこれらの制御により発生する電力により充電されることになる。
【0032】
一方、ステップS120でバッテリ50の残容量(SOC)が閾値Sref以上のときには、バッテリ50の充電制限がなされていると判断し、エンジンECU24にエンジン22の排気ブレーキの指示を送信する(ステップS190)。この排気ブレーキの指示を受信したエンジンECU24は、図4に例示する排気ブレーキ処理を実行する。排気ブレーキ処理では、エンジンECU24は、まず、スロットルバルブ22bを全閉し(ステップS300)、その後、エンジン22への燃料噴射制御と点火制御を停止する(ステップS310)。そして、排気バルブ22eを全閉し(ステップS320)、その後に、全閉したスロットルバルブ22bを全開して(ステップS330)、処理を終了する。なお、この処理は図2の制動処理ルーチンの処理の一つとして行なわれるものではなく、制動処理ルーチンと並行して行なわれる。
【0033】
エンジンECU24に排気ブレーキの指示を送信すると、モータMG1の回転数Nm1が正の値か否かを判定し(ステップS200)、モータMG1の回転数Nm1が正の値のときにはモータMG1のトルク指令Tm1*に所定トルクTsetを設定し(ステップS210)、回転数Nm1が負の値のときにはトルク指令Tm1*に値0を設定する(ステップS220)。ここで、所定トルクTsetは、エンジン22をモータリングする方向に作用するトルクであり、その大きさは、エンジン22による排気ブレーキにより作用する制動トルクに相当する大きさとして設定される。これは、エンジン22による排気ブレーキはその反力をモータMG1で受け止めることにより駆動軸としてのリングギヤ軸32aに制動トルクを作用させることができることに基づく。なお、モータMG1の回転数Nm1が負の値のときにモータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定するのは、モータMG1に所定トルクTsetを作用させると、モータMG1は回生制御されることになり、その回生電力をバッテリ50に充電する必要が生じるためである。
【0034】
こうしてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると、制動トルクTr*をギヤ比Grで除した値から排気ブレーキで期待される制動力としての排気制動トルクΔTを減じた値をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し(ステップS230)、設定したトルク指令Tm1*とトルク指令Tm2*とをモータECU40に送信して(ステップS240)、制動処理ルーチンを終了する。
【0035】
排気ブレーキ処理を開始した直後のエンジン22は、運転者がブレーキペダル85を踏み込む直前のトルクを出力している運転ポイントの回転数で運転されている。このときに、前述の排気ブレーキ処理を実行すると、エンジン22は排気側に空気を圧縮することになるから、駆動軸としてのリングギヤ軸32aには、エンジン22のフリクショントルクとポンピングロスとからなる制動トルクが作用することになる。このように、エンジン22は排気側に空気を圧縮するから、その回転数Neは急激に減少し、エンジン22は停止する。この処理ではモータMG1は発電しないから、ステップS130〜S180の通常のエンジン22の運転停止の処理を実行する場合に比して、モータMG1の発電電力と排気制動トルクΔTにモータMG2の回転数Nm2を乗じた電力との和に相当する分だけバッテリ50を充電する電力を小さくすることができる。したがって、バッテリ50の充電制限に対処することができるようになる。
【0036】
ここで、実施例では、排気バルブ22eは排気管22dの排気浄化装置23より上流側に取り付けられているから、排気側に圧縮された空気は排気浄化装置23には影響は与えない。即ち、排気浄化装置23には、多量な空気は供給されないから内部の触媒を劣化することはない。
【0037】
実施例のハイブリッド自動車20では、排気ブレーキ処理を実行すると、次にエンジン22の始動指示がなされるまで、前述のバルブ状態、即ち、スロットルバルブ22bが全開で排気バルブ22eが全閉の状態を保持する。エンジン22の排気側に圧縮された空気はピストンとシリンダの僅かな隙間を介して吸気管22a側に抜けるから、エンジン22を始動するときに排気浄化装置23に流れる空気は僅かな量となる。この結果、排気浄化装置23の内部の触媒の劣化を防止することができる。
【0038】
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、バッテリ50の充電制限がなされている最中にブレーキペダル85が踏み込まれたときには、エンジン22の排気管22dに取り付けられた排気バルブ22eを全閉して排気ブレーキとして機能させるから、運転者が要求する制動力を作用させることができると共にバッテリ50の過充電を抑止することができる。しかも、排気バルブ22eは排気管22dの排気浄化装置23の上流側に取り付けられているから、排気ブレーキを機能させる際に排気浄化装置23に多量の空気を供給することに基づく触媒の劣化を伴うことがない。
【0039】
実施例のハイブリッド自動車20では、排気ブレーキ処理を行なっている最中は、モータMG1の回転数Nm1が正の値のときには所定トルクTsetをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定し、回転数Nm1が負の値のときにはトルク指令Tm1*に値0を設定したが、回転数Nm1の正負の符号に拘わらず、所定トルクTsetをトルク指令Tm1*に設定するものとしても差し支えない。また、実施例のハイブリッド自動車20では、排気ブレーキ処理を行なっている最中は、モータMG1の回転数Nm1が正の値のときには所定トルクTsetをモータMG1のトルク指令Tm1*に設定するものとしたが、トルク指令Tm1*に設定するトルクは、排気ブレーキの程度に応じて変化させるものとしてもよい。この場合、例えば、排気ブレーキを作用してからの時間とトルク指令Tm1*との関係を実験などにより予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、排気ブレーキを作用させてからの時間に対応するトルク指令Tm1*をマップから導出して設定するものとしてもよい。
【0040】
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図5の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図5における車輪64a,64bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
【0041】
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図6の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。
【0042】
このように、本発明は排気ブレーキを作用させることができるハイブリッド自動車であれば、上述した変形例のハイブリッド自動車120,220に限られず、例えば、エンジンの出力軸が変速機を介して車軸に連結された駆動軸に接続されていると共に駆動軸に直接または変速機を介して電動機が取り付けらてなるハイブリッド自動車など、種々のハイブリッド自動車にも適用することができる。
【0043】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である動力出力装置を搭載したハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。
【図2】実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される制動処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図3】制動トルク設定用マップの一例を示す説明図である。
【図4】エンジンECU24で実行される排気ブレーキ処理の一例を示すフローチャートである。
【図5】変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。
【図6】変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35,135 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b,64a,64b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ 234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。

Claims (8)

  1. 車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、
    排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁を有する内燃機関と、
    該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、
    前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、
    前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    該蓄電手段の蓄電制限を判定する蓄電制限判定手段と、
    該蓄電制限検出手段により前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたとき、前記排気規制弁が閉成されて前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する停止時制御手段と、
    を備えるハイブリッド自動車。
  2. 請求項1記載のハイブリッド自動車であって、
    前記内燃機関運転手段は、スロットルバルブの駆動制御と燃料噴射制御と点火制御とを含む制御により前記内燃機関を運転する手段であり、
    前記停止時制御手段は、前記スロットルバルブを全閉した後に燃料噴射を停止すると共に点火を停止し、その後前記排気規制弁を閉成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御する手段である
    ハイブリッド自動車。
  3. 前記停止時制御手段は、前記排気規制弁を閉成した後に前記スロットルバルブを開成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御する手段である請求項2記載のハイブリッド自動車。
  4. 前記停止時制御手段は、前記内燃機関の始動の指示がなされるまで前記排気規制弁が閉成された状態を保持するよう前記内燃機関運転手段を制御する手段である請求項1ないし3いずれか記載のハイブリッド自動車。
  5. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と第3の軸の3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力した動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3の軸に動力を入出力する発電機とを備える手段である請求項1ないし4いずれか記載のハイブリッド自動車。
  6. 前記電力動力入出力手段は、前記内燃機関の出力軸に取り付けられた第1の回転子と前記駆動軸に取り付けられた第2の回転子とを有し該第1の回転子と該第2の回転子との電磁作用による電力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する対回転子電動機である請求項1ないし4いずれか記載のハイブリッド自動車。
  7. 車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、
    前記駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
    該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、
    該内燃機関の排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制手段と、
    前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、
    該蓄電手段の蓄電制限を判定する蓄電制限判定手段と、
    該蓄電制限検出手段により前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたとき、排気が規制されて前記内燃機関の運転が停止されるよう前記排気規制手段と前記内燃機関運転手段とを制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を駆動制御する停止時制御手段と、
    を備えるハイブリッド自動車。
  8. 車軸に連結された駆動軸に動力を入出力する電動機と、排気管の排気浄化装置の上流側に取り付けられて排気を規制する排気規制弁を有する内燃機関と、該内燃機関を運転する内燃機関運転手段と、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、電力と動力の入出力を伴って該内燃機関からの動力の少なくとも一部を該駆動軸に出力する電力動力入出力手段と、前記電力動力入出力手段および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、前記蓄電手段の蓄電制限が判定されている最中に制動指示がなされて前記内燃機関の運転停止の指示がなされたときには、スロットルバルブを全閉した後に燃料噴射を停止すると共に点火を停止し、その後前記排気規制弁を閉成して前記内燃機関の運転が停止されるよう前記内燃機関運転手段を制御すると共に運転者の要求動力が前記駆動軸に出力されるよう前記電力動力出力手段と前記電動機とを駆動制御する
    ハイブリッド自動車の制御方法。
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