JP2005143158A - Drive controller of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。 The present invention relates to a drive control device for a hybrid vehicle.
従来から燃料消費率を最小とするハイブリッド車の制御装置が提案されている(特許文献1参照)。 Conventionally, a control apparatus for a hybrid vehicle that minimizes the fuel consumption rate has been proposed (see Patent Document 1).
これは、駆動電動機の消費電力と等しい電力を発電装置により発電(ダイレクト配電)した場合の有効燃料消費率を全消費電力範囲に亘って示した曲線C1と、目標燃料消費率を示すしきい値C2とから、有効燃料消費率がしきい値C2を超える小消費電力側の領域1では、発電装置(エンジン・発電機)を停止して蓄電装置の放電により駆動モータを作動させ、有効燃料消費率がしきい値C2以下となる領域2では、発電装置を作動させて駆動モータでの消費電力を超える余剰の発電を行わせて蓄電装置に充電し、有効燃料消費率がしきい値C2を超える大消費電力側の領域3では、発電装置からでは不足する電力を蓄電装置側から駆動モータへ供給するようにし、こうすることで常に一定の「単位仕事率あたりの燃料消費量」で走行することが可能となり、燃費向上を実現するようにしている。
ところで、上記従来例では、しきい値としての目標燃料消費率を蓄電装置の蓄電状態SOCに関連させて、蓄電装置の蓄電状態が最大値側にあるときには目標燃料消費率を最小値側に低下させ、蓄電状態が最小値側にあるときには目標燃料消費率を最大値側に上昇させることで、蓄電装置5の蓄電量が多い状態では、有効燃料消費率が良いときにのみ充電が許され、蓄電量が少ない状態では、有効燃料消費率が多少悪くても必要最小限の充電が許されるという充放電制御を実現している。
By the way, in the above conventional example, the target fuel consumption rate as the threshold value is related to the storage state SOC of the power storage device, and the target fuel consumption rate is reduced to the minimum value side when the storage state of the power storage device is on the maximum value side. By increasing the target fuel consumption rate to the maximum value side when the power storage state is on the minimum value side, charging is allowed only when the effective fuel consumption rate is good in a state where the power storage amount of the
したがって、蓄電装置のエネルギ容量が大きければ大きいほど目標燃費消費率(しきい値)を最小値側へ維持しやすい半面大型で重量の嵩張る蓄電装置を必要とし、軽量小型の蓄電装置を用いる場合には、エネルギ容量が小さいがために目標燃費消費率(しきい値)が頻繁に変更されて、その最小値側への維持が難しく、燃費の向上を阻害する虞がある。 Therefore, when the energy capacity of the power storage device is larger, a power storage device that is large in size and heavy in weight is easy to maintain the target fuel consumption rate (threshold value) to the minimum value side. Since the energy capacity is small, the target fuel consumption rate (threshold value) is frequently changed, and it is difficult to maintain the target fuel consumption rate (threshold value) to the minimum value side, which may hinder improvement in fuel consumption.
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、蓄電装置のエネルギ容量を大きくすることなく、頻繁なしきい値の変更を軽減して、燃費向上を実現可能なハイブリッド車両の駆動制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the hybrid vehicle drive control device is capable of improving fuel efficiency by reducing frequent threshold changes without increasing the energy capacity of the power storage device. The purpose is to provide.
本発明は、蓄電装置の蓄電状態に応じて発電装置と蓄電装置の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段、および、目標燃料消費率と運転者の要求に応じた目標駆動力に対応して発電装置と蓄電装置の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段を備え、目標燃料消費率設定手段は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備えるようにした。 The present invention provides a target fuel consumption rate setting means for setting a target fuel consumption rate for selecting an operation mode of a power generation device and a power storage device according to a power storage state of the power storage device, and a target fuel consumption rate and a driver's request The operation mode selection means for selecting and executing the operation mode of the power generation device and the power storage device corresponding to the target driving force in accordance with the target fuel consumption rate setting means, the target fuel consumption rate setting means stores the power for the set range of the target fuel consumption rate The state setting range has a wide area and a narrow area.
したがって、本発明では、蓄電装置の蓄電状態に応じて発電装置と蓄電装置の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段、および、目標燃料消費率と運転者の要求に応じた目標駆動力に対応して発電装置と蓄電装置の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段を備え、目標燃料消費率設定手段は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備えるようにしたため、少ないエネルギ容量で頻繁なしきい値の変更を軽減でき、十分な燃費向上の効果を得ることができる。 Therefore, in the present invention, the target fuel consumption rate setting means for setting the target fuel consumption rate for selecting the operation mode of the power generation device and the power storage device according to the power storage state of the power storage device, and the target fuel consumption rate and the driver The operation mode selection means for selecting and executing the operation mode of the power generation device and the power storage device in response to the target driving force according to the request of the target fuel consumption rate setting means, the target fuel consumption rate setting means for the target fuel consumption rate setting range Thus, since the storage state is provided with a wide area and a narrow area, frequent threshold changes can be reduced with a small energy capacity, and a sufficient fuel efficiency improvement effect can be obtained.
以下、本発明のハイブリッド車両の駆動制御装置を実施形態に基づいて説明する。図1〜図3は、本発明を適用したハイブリッド車両の駆動制御装置の第1実施形態を示し、図1はハイブリッド車両の駆動制御装置のシステム構成図、図2はハイブリッド車両の駆動装置の構成図、図3は駆動装置を構成する遊星歯車組の共線図である。 Hereinafter, the drive control apparatus of the hybrid vehicle of this invention is demonstrated based on embodiment. 1 to 3 show a first embodiment of a drive control apparatus for a hybrid vehicle to which the present invention is applied, FIG. 1 is a system configuration diagram of the drive control apparatus for a hybrid vehicle, and FIG. 2 is a configuration of the drive apparatus for the hybrid vehicle. FIG. 3 and FIG. 3 are collinear diagrams of the planetary gear set constituting the driving device.
図1および図2において、ハイブリッド車両の駆動装置として、遊星歯車組3に、エンジン1、モータジェネレータ2、5を連結したハイブリッド車両に本発明を適用した一例を示す。このハイブリッド車両の駆動装置は、図2に示すように、遊星歯車組3のキャリア(ピニオン)32に、エンジン1が連結され、サンギヤ33に、主に発電機として機能し且つエンジン始動等にも用いるモータジェネレータ2が連結されており、リングギヤ31に、出力歯車4が連結され、さらに出力歯車4を介してリングギヤ31には主にモータとして機能するモータジェネレータ5が連結されている。そして、出力歯車4は直接若しくは変速装置を介して終減速機のファイナルギヤ6と噛合い、図示しない差動装置を介して駆動輪7に連なる車軸8に連結される。
1 and 2 show an example in which the present invention is applied to a hybrid vehicle in which an
前記遊星歯車組3のキャリア32、サンギヤ33、リングギヤ31の3要素に連結された、エンジン1、モータジェネレータ2、5の回転方向、回転数の釣合いは、図3のような共線図で表すことができ、図3の3本の縦軸の間隔(α、β)がギヤ比、縦軸の高さが回転数を示しており、共線図上では3つの要素の回転数が必ず直線で結ばれる関係になる。この直線は、3要素のうちの2つの要素の回転数が決まれば一義的に残る1つの要素の回転数を求めることができる。
The balance of the rotational direction and the rotational speed of the
また、前記遊星歯車組3では、各要素のトルクを動作共線に働く力に置き換えたとき、図3に示すように、動作共線が剛体として釣合いが保たれるという性質を有している。具体的には、キャリア32に作用するトルクをTeとする。このとき、トルクTeに相当する大きさの力をキャリア位置で動作共線に鉛直方向下から上に作用させる。作用させる方向は、トルクTeの方向に応じて定まる。また、リングギヤ31に対して作用するトルクTpを、リングギヤ位置において動作共線に、鉛直方向上から下に作用させる。トルクTeは3本の縦軸の間隔(α、β)によるレバー比に応じてサンギヤ33(トルクTes)とリングギヤ31(トルクTer)とに分配される。
Further, the
以上の力が作用した状態で、モータジェネレータ2によってサンギヤ33に作用すべきトルクTgと、モータジェネレータ5によってリングギヤ31に作用すべきトルクTmとを求めることができる。トルクTgはトルクTesと等しくなり、トルクTmはトルクTpとトルクTerの差分と等しくなる。なお、トルクTgはトルクTesと必ずしも等しくする必要はなく、例えば、トルクTgをトルクTesより小さく設定する場合には、トルクTmをその分だけ大きくし、トルクTgをトルクTesより大きく設定する場合には、トルクTmをその分だけ小さくすることで、釣合いを維持することができる。
In the state where the above force is applied, the torque Tg to be applied to the
前記キャリア32に連結されたエンジン1が回転しているとき、動作共線に関する上述の条件を満足する条件下で、サンギヤ33およびリングギヤ31は様々な運転状態で回転することができる。サンギヤ33が回転しているときには、その回転動力を利用してモータジェネレータ2により発電することが可能である。リングギヤ31が回転しているときには、エンジン1から出力された動力を、車軸8に伝達することが可能である。このような構成を有するハイブリッド車両では、エンジン1から出力された動力を、車軸8に機械的に伝達される動力と、一方のモータジェネレータ2が回生する(発電機として働く)ことによって電力に変換される動力に分配し、さらに回生された電力を用いて他方のモータジェネレータ5が力行する(電動機として働く)ことによって、車軸8において所望の動力を出力しながら走行することができる。このような構成のハイブリッド車両が走行する際には、通常は、モータジェネレータ2およびモータジェネレータ5がそれぞれ、力行あるいは回生を行い、力行で消費される電力と回生で生じる電力とが釣り合うように制御することができる。
When the
前記力行あるいは回生のために、モータジェネレータ2(第1のモータジェネレータ)、モータジェネレータ5(第2のモータジェネレータ)はそれぞれ蓄電装置12との間で電力の授受を行い、統合コントローラ10は運転状態に応じて発電機コントローラ9、駆動モータコントローラ11、蓄電装置コントローラ13、および、エンジンコントローラ14を制御し、モータジェネレータ2、5の駆動または回生を行い、運転状態に基づいてエンジン1の運転または停止を制御する。具体的には、エンジン1のトルクは統合コントローラ10から出力されるエンジントルク指令値に基づきエンジンコントローラ14がスロットル開度を制御して制御する。蓄電装置コントローラ13は、蓄電装置12の電圧・電流を検出し、SOC(蓄電状態)、入出力可能電力を演算し統合コントローラ10に送る。また発電機コントローラ9は統合コントローラ10の発電機トルク指令値に基づきモータジェネレータ2のトルクをベクトル制御し、駆動モータコントローラ11は統合コントローラ10のモータトルク指令値に基づきモータジェネレータ5のトルクをベクトル制御する。さらに統合コントローラ10にはアクセルペダル15の踏み込み位置(APS)を検出するアクセル開度センサと車速を検出する車速センサ16の信号が入力される。
For the power running or regeneration, the motor generator 2 (first motor generator) and the motor generator 5 (second motor generator) each transfer electric power to and from the
図4は統合コントローラ10の制御ブロック構成図を示し、目標車軸駆動トルク(Tpd)生成部B01と、目標車軸駆動出力PpdおよびバッテリSOC信号に基づき駆動装置の動作モードおよびエンジントルク指令値を導くための目標エンジン出力Pengを演算する目標エンジン出力演算部B03と、目標エンジン出力Pengに基づき発電モータ回転速度指令値を演算する発電モータ回転速度演算部B05および発電モータ回転速度に基づき発電モータトルク指令値を演算する発電モータトルク演算部B07と、目標車軸駆動トルクTpdから得られる目標駆動トルク指令値Tmdと発電モータトルク指令値とに基づいて駆動モータトルク指令値Tmを演算する駆動モータトルク演算部B09とから主に構成している。各制御ブロックの上記および下記する機能は、統合コントローラ10によりソフトウェア的に一定時間(例えば10msec)毎にすべてが演算される。
FIG. 4 is a control block diagram of the integrated
前記目標車軸駆動トルク(Tpd)生成部B01は、アクセルペダル15から検出したアクセル開度(APS)信号と車速センサ16から検出した車速信号に基づき、所定のマップ(車軸駆動トルクMAP)を参照して目標車軸駆動トルクTpdを求める。前記車軸駆動トルクMAPには予めアクセル開度と車速との組合せ毎に決まる目標駆動力にタイヤ7の半径を乗じて車軸駆動トルクに変換した値を記憶させておく。なお、目標車軸駆動トルクTpdは、駆動時(エンジンや駆動モータでの力行時)に正の値を取り、制動時(駆動モータでの回生(発電)時)に負の値を取る。
The target axle drive torque (Tpd) generator B01 refers to a predetermined map (axle drive torque MAP) based on the accelerator opening (APS) signal detected from the
乗算器B02は、目標車軸駆動トルクTpdに車速から求まる車軸回転速度を乗じて目標駆動出力Ppdを求める。なおB01〜B02が目標駆動力演算手段に相当する。 The multiplier B02 multiplies the target axle drive torque Tpd by the axle rotation speed obtained from the vehicle speed to obtain the target drive output Ppd. B01 to B02 correspond to target driving force calculation means.
目標エンジン出力演算部B03では、蓄電装置コントローラ13で求めた蓄電装置122の蓄電状態(SOC)に基づいて目標燃料消費率を求め、目標燃料消費率と目標駆動出力Ppdに基づいて所定のマップ(目標エンジン出力MAP)を参照して、駆動装置の動作モードを選択し、エンジントルク指令値を導くための目標エンジン出力Pengを演算する。ここでの目標燃料消費率の演算処理、駆動装置の動作モードの選択処理および目標エンジン出力Pengの演算処理については後で詳しく説明する。
In the target engine output calculation unit B03, a target fuel consumption rate is obtained based on the power storage state (SOC) of the power storage device 122 obtained by the power
除算器B04は、目標エンジン出力演算部B03で求めた目標エンジン出力Pengをエンジンコントローラ14で検出したエンジン1の実エンジン回転速度で除算し、エンジントルク指令値Teを求める。エンジントルク指令値Teはエンジンコントローラ14に出力され、エンジンコントローラ14はエンジントルク指令値Teに基づきエンジン1のスロット開度を制御してエンジントルクを制御する。なおB03、B04およびエンジンコントローラ14がエンジントルク制御手段である。
The divider B04 divides the target engine output Peng obtained by the target engine output calculation unit B03 by the actual engine speed detected by the
発電モータ回転速度演算部B05は、目標エンジン出力演算部B03から出力された目標エンジン出力Pengを得る際のエンジン1の運転点で最も燃費のよい回転速度となるエンジン最良燃費回転速度Neを予め設定した最良燃費線TABLEから求め、その値を図3の共線図で示すギヤ比(α、β)の関係からモータジェネレータ2の回転速度に変換し、発電モータ回転速度指令値Ngを求める。即ち、発電モータ回転速度指令値Ngは、Ng=−{α・Nm−(α+β)・Ne}/β で求めることができる。なお、最良燃費線TABLEは目標エンジン出力演算部B03の目標エンジン出力MAPを作成する際に求めることが出来、システムによっては車速等の車両状態ごとに異なるTABLEが必要となる場合もある。
The generator motor rotation speed calculation unit B05 sets in advance an engine best fuel consumption rotation speed Ne that provides the highest fuel consumption rotation speed at the operating point of the
発電モータトルク演算部B07は、減算器B06により発電モータ回転速度指令値Ngから実発電モータ回転速度を減算して求めた速度差をゼロとするよう、即ち、実発電モータ回転速度が発電モータ回転速度指令値Ngと等しくなるような発電モータトルク指令値Tgを演算する。発電モータトルク指令値Tgは発電モータコントローラ9に出力され、発電モータコントローラ9はモータジェネレータ2のトルクをベクトル制御する。なお発電モータトルク指令値Tgの具体的な求め方として、減算器B06で算出した発電モータ回転速度指令値Ngと実発電モータ回転速度の差をPID制御する方法もある。
The generator motor torque calculation unit B07 sets the speed difference obtained by subtracting the actual generator motor rotation speed from the generator motor rotation speed command value Ng by the subtractor B06 to zero, that is, the actual generator motor rotation speed is the generator motor rotation. A generator motor torque command value Tg that is equal to the speed command value Ng is calculated. The generator motor torque command value Tg is output to the
駆動モータトルク演算部B09は、発電モータトルク指令値Tgと目標車軸駆動トルクTpdを係数器B08を経由させることでファイナルギヤ比Gfで除算した駆動モータ軸上での目標駆動トルク指令値Tmdとに基づいて駆動モータトルク指令値Tmを演算する。駆動モータトルク指令値Tmは、発電モータトルク指令値Tgと目標駆動トルク指令値Tmdから図3の共線図におけるトルクのバランスを考慮して求める。即ち、駆動モータトルク指令値Tmは、Tm=Tmd−(α/β)・Tgにより求めることができる。この場合、共線図のバランスから、発電モータトルク指令値Tgの代わりに、モータジェネレータ2の推定トルクを用いたり、エンジン1の推定トルクを用いてもよい。エンジン1の推定トルクを用いる場合は推定トルクをTexとすると、Tm=Tmd−α/(α+β)・Texとなる。駆動モータトルク指令値Tmは駆動モータコントローラ11に出力され、駆動モータコントローラ11はモータジェネレータ5の駆動トルクをベクトル制御する。
The drive motor torque calculation unit B09 passes the generator motor torque command value Tg and the target axle drive torque Tpd through the coefficient unit B08 to obtain the target drive torque command value Tmd on the drive motor shaft divided by the final gear ratio Gf. Based on this, a drive motor torque command value Tm is calculated. The drive motor torque command value Tm is obtained from the generator motor torque command value Tg and the target drive torque command value Tmd in consideration of the torque balance in the alignment chart of FIG. That is, the drive motor torque command value Tm can be obtained by Tm = Tmd− (α / β) · Tg. In this case, from the alignment chart, the estimated torque of the
なお、B04、B06〜B09が目標燃料消費率と等しい燃料消費率を実現できる動作点を選択する動作点選択手段であり、エンジンコントローラ14、発電機コントローラ9、駆動モータコントローラ11が選択された動作点を実現する手段となる。
B04 and B06 to B09 are operating point selection means for selecting an operating point capable of realizing a fuel consumption rate equal to the target fuel consumption rate, and an operation in which the
続いて、目標エンジン出力演算部B03の機能について、図5を参照して説明する。図5には、目標燃料消費率を演算処理する目標燃料消費率設定手段B11と、目標燃料消費率設定手段よりの目標燃料消費率と目標駆動力とに基づいて駆動装置の動作モードの選択処理および目標エンジン出力Pengの演算処理を行う動作モード選択手段B10とが示されている。 Next, the function of the target engine output calculation unit B03 will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the target fuel consumption rate setting means B11 for calculating the target fuel consumption rate, and the process for selecting the operation mode of the drive unit based on the target fuel consumption rate and the target driving force from the target fuel consumption rate setting means. And an operation mode selection means B10 for performing calculation processing of the target engine output Peng.
動作モード選択手段B10は、モータジェネレータ2および5による駆動力に依存することなく、車両の補機類で必要な消費電力をモータジェネレータ2で発電しつつ、エンジン1により車両をダイレクトに駆動する場合(以下、「ダイレクト駆動」と称する)の有効燃料消費率曲線C1と、蓄電装置の蓄電状態(SOC)に応じて後述するよう選択されるしきい値C2とが示されている。
The operation mode selection means B10 drives the vehicle directly by the
前記有効燃料消費率曲線C1は、最良燃費が得られる任意の車速、例えば、70km/hにおける蓄電装置12の充電電力が0[kW]、車両の補機類で必要な消費電力をモータジェネレータ2で発電する場合の「単位仕事率あたりの燃料消費率」を全目標駆動出力について演算したものであり、(エンジン1で消費したガソリン消費量[cc/s])/(目標駆動出力Ppd[kW])で計算して求める。
The effective fuel consumption rate curve C1 indicates that the power consumption of the
図5には、さらに、車両の消費電力に対して余剰となる発電を行い、その余剰電力を増加させた場合の有効燃料消費率を示す曲線C3が示してある。C3の各曲線は各エンジン動作点に対する余剰電力について求めたもので、右側にある実線ほど余剰電力が大きい場合を示している。このC3は、蓄電装置12の充電電力を1[kW]から順に蓄電装置12の最大入力電力まで増やした場合の「単位仕事率あたりの燃料消費量」であり、(エンジン1で消費したガソリン消費量[cc/s])/{(目標駆動出力Ppd[kW])+(蓄電装置12への充電電力[kW]×蓄電装置12の充電効率)}で計算して求める。
FIG. 5 further shows a curve C3 indicating the effective fuel consumption rate when surplus power generation is performed with respect to the power consumption of the vehicle and the surplus power is increased. Each curve of C3 is obtained with respect to surplus power for each engine operating point, and shows a case where the surplus power is larger as the solid line on the right side. This C3 is the “fuel consumption per unit work rate” when the charging power of the
しきい値C2は、蓄電装置12の蓄電状態(SOC)に基づいて算出されたものである。この目標エンジン出力演算部B03では、このしきい値C2以下の有効燃料消費率で発電を行うように発電装置(内燃機関1とモータジェネレータ2)と蓄電装置12の動作モードや発電装置における目標発電電力を設定する。以下に詳細に説明する。
The threshold value C2 is calculated based on the power storage state (SOC) of the
<領域I>:エンジン1の目標駆動出力がA[kW]未満(領域I)の場合には、有効燃料消費率を示した曲線C1がしきい値C2よりも大きいため発電は行わず、蓄電装置12に蓄積されている電力を放電してモータジェネレータ5(更には、モータジェネレータ2)を駆動して走行する。この場合には、図3に示す共線図で、エンジン1は停止、モータジェネレータ2はモータジェネレータ5と逆方向に駆動、蓄電装置12は放電という動作モードの制御になる。
<Region I>: When the target drive output of the
<領域II>:エンジン1の目標駆動出力がA[kW]以上、かつB[kW]以下の場合には、有効燃料消費率を示した曲線C1がしきい値C2以下となるので、蓄電装置12の充電を行う。この領域では、有効燃料消費率がしきい値に対して余裕があるので、エンジン1の出力を高くし、車両の駆動に必要な出力以上の余剰出力で発電し、蓄電装置12にその余剰電力を充電する。
<Area II>: When the target drive output of the
ここでエンジン1の出力を余分に高くし、蓄電装置12に電力を蓄電する理由は、しきい値C2よりも大きな有効燃料消費率となる領域においてしきい値C2以下で効率良く充電した電力を用いて走行し、結果的に全体的な燃費を向上させるためである。よって、この場合、図3の共線図で、エンジン1は運転、モータジェネレータ2は発電作動、蓄電装置12は充電、モータジェネレータ5は出力なし、というモードの制御になる。
Here, the reason why the output of the
<領域III>:エンジン1の目標駆動出力がB[kW]を超える場合には、有効燃料消費率を示した曲線C1がしきい値C2よりも大きいため、しきい値C2以下で最大電力を発生できるB[kW]をエンジン1によって出力し、目標駆動出力に対して不足する駆動出力は蓄電装置12から放電してモータジェネレータ5を駆動する。この場合には、エンジン1は運転、モータジェネレータ2は発電作動、蓄電装置12は放電というモードの制御となる。また、エンジン1の目標駆動出力がA[kW]未満の場合と同様に、すべての駆動電力を蓄電装置12からの放電でまかなうことも考えられるが、蓄電装置12から放電する電力が増えることになるので、損失分も増えるため、通常はこのような使い方は考えられない。ただし、例えば、後ほど回生により多くの電力を回収できることが予測される場合などには、この限りではない。
<Region III>: When the target drive output of the
なお、エンジン1の目標駆動出力がA[kW]の場合、又はB[kW]に等しい場合には、曲線C1としきい値C2とは一致するので、この場合はダイレクト駆動を行う。
When the target drive output of the
以上のように、目標の燃料消費率C2が設定されたら、その燃料消費率C2となる動作点を選択することで、異なる運転状態であっても常に同じ「単位仕事率あたりの燃料消費量」で運転することができる。即ち、エンジン1の燃費効率の悪いときは、モータジェネレータ5を利用するので燃費が向上し、エンジン1が運転されるときは、燃費効率が要求を満たしているので余剰分を充電する。そして、充電電力はいずれモータジェネレータ5により利用するので、無駄になることはない。
As described above, when the target fuel consumption rate C2 is set, by selecting an operating point at which the fuel consumption rate C2 is obtained, the “fuel consumption per unit work rate” is always the same even in different operating states. You can drive at. That is, when the fuel efficiency of the
前記目標燃料消費率設定手段B11は、図6に示すように、横軸を蓄電装置12のSOC[%]とし且つ縦軸を目標燃料消費率[cc/kJ]とした目標燃料消費率設定手段の蓄電装置のSOC−しきい値C2(目標燃料消費率[cc/kJ])関係を記憶したマップを備える。
As shown in FIG. 6, the target fuel consumption rate setting means B11 is a target fuel consumption rate setting means in which the horizontal axis is the SOC [%] of the
図6に示すように、目標燃料消費率は、蓄電装置12の蓄電状態(SOC)に対応させて、蓄電状態(SOC)の高い状態では目標の燃料消費率を低く設定し、蓄電状態(SOC)の低い状態では目標の燃料消費率を高く設定する。本実施形態においては、さらに、使用頻度の高い目標燃料消費率の範囲(図では、a−b、c−d、e−f、g−hの各範囲)に対応する蓄電装置12のSOC範囲を比較的広く(関係特性線の傾斜を小さく)設定し、逆に使用頻度の低い目標燃料消費率の範囲(図では、b−c、d−e、f−gの各範囲)に対応する蓄電装置12のSOC範囲を比較的狭く(関係特性線の傾斜を大きく)設定している。
As shown in FIG. 6, the target fuel consumption rate is set to correspond to the power storage state (SOC) of the
エネルギ容量が充分にあるバッテリ等の蓄電装置12を用いる場合には、その間の設定方法を、図6に破線で示す関係特性線のように、単純な直線でも、蓄電状態SOCの変化は少なく「単位仕事率あたりの燃料消費量」の変化も小さくでき、充分な燃費改善の効果を発揮させることができる。他方、エネルギ容量が限られたバッテリ等の蓄電装置12を用いる場合には、蓄電状態SOCの変化も大きく、それに連れて「単位仕事率あたりの燃料消費量」の変化も大きくなるので、充分な燃費改善の効果を発揮させることが難しくなる。
When the
しかしながら、本実施形態のように、使用頻度の高い目標燃料消費率ほど蓄電状態の設定範囲を広く取り、逆に頻度の少ない目標燃料消費率は蓄電状態の設定範囲を狭くなるように偏重させることで、目標燃料消費率の使用頻度を変えずに使用する蓄電装置12のエネルギ幅を(図中の範囲Jおよび範囲Kだけ)減少させることができる。即ち、少ないエネルギ容量(バッテリ容量)であっても、「単位仕事率あたりの燃料消費量」の変化を小さくして、充分な燃費改善の効果、言い換えると、エネルギ容量の小さな蓄電装置12(例えば、電気二重層キャパシタや小容量バッテリ)においても、エネルギ容量の大きな蓄電装置12を用いた場合と同等の目標燃料消費率の変更頻度となり、燃費性能を実現することができる。
However, as in this embodiment, the target fuel consumption rate that is used more frequently takes a wider range of setting of the storage state, and conversely, the target fuel consumption rate that is less frequently used is biased so that the setting range of the storage state becomes narrower. Thus, the energy width of the
前記目標燃料消費率の使用頻度の設定は、例えば、以下に述べる手順で設定することができる。まず、充分な燃費効果が得られるエネルギ容量の大きなバッテリ等の蓄電装置12を用いて、図7に示すように単純な関係で蓄電状態と目標燃料消費率を設定する。次いで、その状態で実際に走行した時の目標燃料消費率の頻度をあらかじめ調査・記憶し、図8に示すように、目標燃料消費率の頻度分布を得る。ついで、目標燃料消費率の頻度分布の高い領域と低い領域とを判別し、高い領域には蓄電装置12の蓄電状態SOCとの関係特性の傾斜を小さく、また低い領域には蓄電装置12の蓄電状態SOCとの関係特性の傾斜を大きくすることで得ることができる。
The usage frequency of the target fuel consumption rate can be set, for example, according to the procedure described below. First, the power storage state and the target fuel consumption rate are set with a simple relationship as shown in FIG. 7 using the
前記の実際に走行する際の走行モードは、例えば、数種類の走行シーン(市街路走行、渋滞走行、高速走行等)を想定して、あらかじめ各走行シーン毎に偏重パターンを決定し、車速等からどの走行シーンに最も近いか判定し、選択した走行シーンに応じた偏重パターンを、自動的に選択若しくは運転者の手動による選択により設定することで、少ないエネルギ容量(バッテリ容量)であっても最適な燃費効果を得ることができる。 The driving mode when actually driving is, for example, assuming several types of driving scenes (road driving, traffic jams, high-speed driving, etc.), and predetermining the bias pattern for each driving scene in advance. Optimum even with a small energy capacity (battery capacity) by determining which driving scene is closest and automatically setting a bias pattern according to the selected driving scene or by manual selection by the driver Can achieve a good fuel efficiency.
走行モードの決定手段としては、ナビゲーションシステムの地図情報に基づいて前記走行シーンを設定するものでもよい。 As the travel mode determining means, the travel scene may be set based on the map information of the navigation system.
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。 In the present embodiment, the following effects can be achieved.
(ア)車両走行用の電動機(モータジェネレータ5)と、発電装置(エンジン1およびモータジェネレータ2)と、蓄電装置12を備えたハイブリット車両の駆動制御装置であって、運転者の要求に応じた目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段(B01〜B02)と、蓄電装置12の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段13と、蓄電装置12の蓄電状態に応じて前記発電装置(1、2)と前記蓄電装置12の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段(B11)と、前記目標燃料消費率と目標駆動力に対応して前記発電装置と前記蓄電装置の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段(B10)とを備え、前記目標燃料消費率設定手段(B11)は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備える。このため、少ないエネルギ容量で頻繁なしきい値の変更を軽減でき、十分な燃費向上の効果を得ることができる。
(A) A drive control device for a hybrid vehicle including an electric motor (motor generator 5) for driving a vehicle, a power generation device (
(イ)内燃機関(エンジン1)と電動機(モータジェネレータ5)および蓄電装置12を備え、前記内燃機関1と前記電動機5の少なくとも一方の動力を出力軸8に伝達するハイブリッド車両の駆動制御装置において、運転者の要求に応じた目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段(B01〜B02)と、蓄電装置12の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段13と、蓄電装置12の蓄電状態に応じて前記内燃機関1と電動機5および蓄電装置12の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段B11と、前記目標燃料消費率と目標駆動力に対応して前記内燃機関1と電動機5および蓄電装置12の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段B10とを備え、前記目標燃料消費率設定手段B11は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備える場合においても、(ア)と同様の効果を発揮させることができる。
(A) In a drive control device for a hybrid vehicle that includes an internal combustion engine (engine 1), an electric motor (motor generator 5), and a
(ウ)目標燃料消費率設定手段B11は、使用頻度の低い目標燃料消費率設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲を狭くしたため、限られたエネルギ容量の範囲で効果的な蓄電状態に対する目標燃料消費率の設定を行え、充分な燃費効果を得ることができる。 (C) Since the target fuel consumption rate setting means B11 narrows the storage state setting range with respect to the target fuel consumption rate setting range with low usage frequency, the target fuel for the effective storage state within a limited energy capacity range The consumption rate can be set, and a sufficient fuel efficiency effect can be obtained.
(エ)数種類の走行モードを記憶する走行モード記憶手段を備えて、車両の走行状態より記憶した走行モードのいずれか一つを判定するようにし、目標燃料消費率設定手段B11は、判定した走行モードに応じて蓄電装置12の蓄電状態に対する燃料消費率の設定を偏重させる場合には、実際の走行状態に即した使用頻度の少ない目標燃料消費率を求めることができるので、より一層高い燃費効果を得ることができる。
(D) A travel mode storage means for storing several types of travel modes is provided, and any one of the travel modes stored based on the travel state of the vehicle is determined, and the target fuel consumption rate setting means B11 determines the determined travel When setting the fuel consumption rate with respect to the power storage state of the
(オ)また、運転者がいずれか一つを選択可能な数種類の走行モードを記憶する走行モード記憶手段を備えて、前記目標燃料消費率設定手段B11は、選択された走行モードに応じて蓄電装置12の蓄電状態に対する燃料消費率の設定を偏重させる場合には、実際の走行状態に即した使用頻度の少ない目標燃料消費率を求めることができるので、より一層高い燃費効果を得ることができる。
(E) In addition, the vehicle is provided with a driving mode storage unit that stores several types of driving modes that can be selected by the driver, and the target fuel consumption rate setting unit B11 stores power according to the selected driving mode. When the setting of the fuel consumption rate with respect to the power storage state of the
なお、上記実施形態において、ハイブリッド車両の駆動方式として、内燃機関1と電動機5および蓄電装置12を備え、前記内燃機関1と前記電動機5の少なくとも一方の動力を出力軸に伝達するものについて説明したが、図示はしないが、車両走行用の電動機と、発電装置と、蓄電装置を備えた特開2002−171604号公報に記載されたようなシリーズ式のハイブリット車両に適用したものであってもよい。
In the above-described embodiment, the hybrid vehicle driving method includes the
1 エンジン、内燃機関
2 モータジェネレータ、発電モータ
3 遊星歯車組
4 出力歯車
5 モータジェネレータ、駆動モータ、電動機
6 ファイナルギヤ
7 駆動輪
8 車軸
9 発電機コントローラ
10 統合コントローラ
11 駆動モータコントローラ
12 蓄電装置
13 蓄電装置コントローラ
14 エンジンコントローラ
B11 目標燃料消費率設定手段
B12 動作モード選択手段
DESCRIPTION OF
Claims (5)
運転者の要求に応じた目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段と、
蓄電装置の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
蓄電装置の蓄電状態に応じて前記発電装置と前記蓄電装置の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段と、
前記目標燃料消費率と目標駆動力に対応して前記発電装置と前記蓄電装置の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段とを備え、
前記目標燃料消費率設定手段は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備えることを特徴とするハイブリット車両の駆動制御装置。 In a drive control device for a hybrid vehicle including a motor for driving a vehicle, a power generation device, and a power storage device,
Target driving force calculating means for calculating the target driving force according to the driver's request;
Power storage state detecting means for detecting a power storage state of the power storage device;
Target fuel consumption rate setting means for setting a target fuel consumption rate for selecting an operation mode of the power generation device and the power storage device according to a power storage state of the power storage device;
An operation mode selection means for selecting and executing an operation mode of the power generation device and the power storage device corresponding to the target fuel consumption rate and the target driving force;
The drive control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the target fuel consumption rate setting means has a wide region and a narrow region where the storage state setting range is larger than the target fuel consumption rate setting range.
運転者の要求に応じた目標駆動力を演算する目標駆動力演算手段と、
蓄電装置の蓄電状態を検出する蓄電状態検出手段と、
蓄電装置の蓄電状態に応じて前記内燃機関と電動機および蓄電装置の動作モードを選択するための目標燃料消費率を設定する目標燃料消費率設定手段と、
前記目標燃料消費率と目標駆動力に対応して前記内燃機関と電動機および蓄電装置の動作モードを選択して実行する動作モード選択手段とを備え、
前記目標燃料消費率設定手段は、目標燃料消費率の設定範囲に対して蓄電状態の設定範囲が広い領域と狭い領域を備えることを特徴とするハイブリット車両の駆動制御装置。 In a drive control device for a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine, an electric motor, and a power storage device, and transmitting the power of at least one of the internal combustion engine and the electric motor to an output shaft,
Target driving force calculating means for calculating the target driving force according to the driver's request;
Power storage state detecting means for detecting a power storage state of the power storage device;
Target fuel consumption rate setting means for setting a target fuel consumption rate for selecting an operation mode of the internal combustion engine, the electric motor, and the power storage device according to a power storage state of the power storage device;
An operation mode selection means for selecting and executing operation modes of the internal combustion engine, the electric motor, and the power storage device corresponding to the target fuel consumption rate and the target driving force;
The drive control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the target fuel consumption rate setting means has a wide region and a narrow region where the storage state setting range is larger than the target fuel consumption rate setting range.
前記目標燃料消費率設定手段は、判定した走行モードに応じて蓄電装置の蓄電状態に対する燃料消費率の設定を偏重させた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制御装置。 The hybrid vehicle drive control device includes a traveling mode storage unit that stores several types of traveling modes, and a unit that determines any one of the traveling modes stored based on the traveling state of the vehicle,
3. The hybrid vehicle drive according to claim 1, wherein the target fuel consumption rate setting means deviates from the setting of the fuel consumption rate with respect to the storage state of the power storage device according to the determined travel mode. Control device.
前記目標燃料消費率設定手段は、選択された走行モードに応じて蓄電装置の蓄電状態に対する燃料消費率の設定を偏重させた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制御装置。 The hybrid vehicle drive control device includes a driving mode storage unit that stores several types of driving modes that can be selected by the driver.
3. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the target fuel consumption rate setting unit weights the setting of the fuel consumption rate with respect to the storage state of the power storage device according to the selected travel mode. Drive control device.
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WO2008038466A1 (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle control device, vehicle control method, program for causing computer to execute vehicle control method, and recording medium having program recorded thereon |
JP2008310985A (en) * | 2007-06-12 | 2008-12-25 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell system |
CN113734146A (en) * | 2020-05-28 | 2021-12-03 | 比亚迪股份有限公司 | Vehicle driving mode selection method, device, equipment and medium |
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