JP2005253151A - Controller of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はストール時に作動するハイブリッド車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle that operates during a stall.
車両の動力源としてエンジンと駆動モータとを併用するハイブリッド車両の駆動方式には、シリーズ式とパラレル式とシリーズ・パラレル式とがある。シリーズ式は発電機により発電される電力をバッテリに充電し、当該バッテリの電力により駆動される駆動モータにより車両を駆動させる駆動方式であり、エンジンは発電機を駆動するために使用される。パラレル式はエンジンを駆動源の主体とし、エンジンに負荷がかかる発進時や加速時には駆動モータを動力源として作動させて駆動力を補助し、軽負荷時には発電機として作動させてバッテリの充電を行なわせる駆動方式である。 There are a series type, a parallel type, and a series / parallel type as a driving method of a hybrid vehicle that uses an engine and a driving motor together as a power source of the vehicle. The series type is a driving method in which electric power generated by a generator is charged in a battery and a vehicle is driven by a drive motor driven by the electric power of the battery, and an engine is used to drive the generator. In the parallel type, the engine is the main source of the drive, and when the engine is under load or acceleration, the drive motor is used as a power source to assist the driving force, and when the load is light, it is operated as a generator to charge the battery. This is a driving method.
シリーズ・パラレル式は、エンジンに加えて、発電機と駆動モータとを独立に有する車両の駆動方式である。シリーズ・パラレル式は駆動モータ作動中でもエンジンにより発電機を作動させて発電し得る点でパラレル式と区別されるが、車両の走行状況に応じて、エンジン単体による駆動と、駆動モータ単体による駆動と、双方を駆動源とする駆動とに切り換えて走行する点でパラレル式と共通している。車両の走行状況に応じてエンジン出力を駆動輪に伝達するため、パラレル式やシリーズ・パラレル式の駆動方式を採用するハイブリッド車両には、エンジン出力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構が組み込まれている。 The series / parallel system is a vehicle drive system that independently includes a generator and a drive motor in addition to the engine. The series-parallel type is distinguished from the parallel type in that the generator can be operated by the engine even when the drive motor is operating, but it can be divided into the drive by the engine alone and the drive by the drive motor alone depending on the driving situation of the vehicle. This is common to the parallel type in that it travels by switching to drive using both as drive sources. In order to transmit the engine output to the drive wheels according to the driving conditions of the vehicle, the hybrid vehicle adopting the parallel type or series / parallel type drive system and the power transmission state that transmits the engine output to the drive wheels and the power that is not transmitted A clutch mechanism for switching to the disconnected state is incorporated.
ところで、駆動モータを動力源とするハイブリッド車両においては、駆動モータを駆動するために電流を供給した状態のもとでモータ駆動軸に制動力が加わると、駆動モータはストール状態になる。ストールが発生すると、バッテリが浪費されるとともに、駆動モータ、インバータ等の温度が上昇して出力制限をせざるをえない状態になったり、耐久性を損ねる原因となりかねない。この点、特許文献1には、電気車に適用される制御装置として、ストールを検出するとストール時の電流上限値を設定し、電動機に流れる電流値を抑えてバッテリの電力消費を低減させる技術が開示されている。
これまでに、本願出願人は、エンジン動力が入力される変速機入力軸と、クラッチ機構を介して変速機入力軸に連結される前輪出力軸と、エンジンに直結される発電機からの電力を用いて駆動される駆動モータが装着され前輪出力軸に連結されるモータ駆動軸とを備えるハイブリッド車両に関する技術を開発している(特願2003−196915号参照)。このハイブリッド車両においては、特に発進状態から中速域の間では、クラッチ機構を動力遮断状態に切り換えた状態のもとでエンジンを効率の良い領域で定格運転して発電を行ないつつ、駆動モータ単体による走行を行なうことが可能である。 Up to now, the applicant of the present application has received power from a transmission input shaft to which engine power is input, a front wheel output shaft connected to the transmission input shaft via a clutch mechanism, and a generator directly connected to the engine. A technology relating to a hybrid vehicle including a motor drive shaft that is mounted with a drive motor that is used and connected to a front wheel output shaft has been developed (see Japanese Patent Application No. 2003-196915). In this hybrid vehicle, in particular, between the start state and the medium speed range, the drive motor is operated while generating power by performing rated operation in an efficient region while the clutch mechanism is switched to the power cut off state. It is possible to travel by.
ところで、このように駆動モータ単体で発進し得る車両にあっては、運転者が意図的に行なうストール発進や坂道発進時などのストールが生じやすい状況に対して駆動モータ、インバータ等を有効に保護する必要がある。また、ストールによるバッテリの浪費を抑制するとともに、発進に必要な駆動力を確保する必要もある。 By the way, in a vehicle that can start with a single drive motor, the drive motor, inverter, etc. are effectively protected against situations where a stall is likely to occur, such as when the driver intentionally starts a stall or starts a slope. There is a need to. Further, it is necessary to suppress the waste of the battery due to the stall and to secure the driving force necessary for starting.
本発明の目的は、ハイブリッド車両がストール状態に陥った場合でも、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリの浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を保護することが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to control a hybrid vehicle capable of reducing battery waste and protecting a drive motor, an inverter, and the like while securing a necessary and sufficient driving force even when the hybrid vehicle falls into a stalled state. To provide an apparatus.
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンにより駆動される発電機と、当該発電機からの電力を用いて駆動される駆動モータと、エンジン動力を駆動輪に伝達する動力伝達状態と伝達しない動力遮断状態とに切り換えるクラッチ機構とを備えるハイブリッド車両の制御装置であって、アクセルの作動を検出するアクセル検出手段と、ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段と、前記駆動モータのモータ出力を検出するモータ出力検出手段と、アクセルとブレーキの作動が検出されるとともに、前記モータ出力検出手段による検出値が設定値以上である場合には所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させるモータ出力制限手段とを有することを特徴とする。 The hybrid vehicle control device of the present invention includes a generator driven by an engine, a drive motor driven by using electric power from the generator, a power transmission state in which engine power is transmitted to driving wheels, and power that is not transmitted. A control device for a hybrid vehicle comprising a clutch mechanism for switching to a cut-off state, the accelerator detecting means for detecting the operation of the accelerator, the brake detecting means for detecting the operation of the brake, and the motor output of the drive motor The motor output detecting means, the operation of the accelerator and the brake are detected, and if the detected value by the motor output detecting means is equal to or higher than a set value, the motor output is gradually reduced based on a predetermined motor output reduction rate. Motor output limiting means.
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、前記クラッチ機構が動力遮断状態に切り換えられた状態のもとで、前記モータ出力制限手段を実行することを特徴とする。 The control apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention is characterized in that the motor output limiting means is executed under a state where the clutch mechanism is switched to a power cut-off state.
本発明のハイブリッド車両の制御装置は、車速を検出する車速検出手段を有し、当該車速検出手段による検出値が設定値以上である場合の前記モータ出力低下率を設定値未満である場合よりも大きく設定することを特徴とする。 The hybrid vehicle control device of the present invention has vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed, and the motor output reduction rate when the detection value by the vehicle speed detection means is equal to or greater than a set value is lower than when the motor output decrease rate is less than the set value. It is characterized by a large setting.
本発明によれば、所定のモータ出力制限条件が成立した場合には、所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させることができるので、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリの浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を有効に保護することができる。とくに、モータ出力低下率は車速に応じて適切に設定することができ、例えば所定の速度以上で走行中の車両がストール状態に陥った際には、モータ出力低下率を大きく設定することによりバッテリの浪費の低減及び駆動モータ、インバータ等の保護を迅速に行なうことができる。 According to the present invention, when the predetermined motor output restriction condition is satisfied, the motor output can be gradually decreased based on the predetermined motor output decrease rate, so that the necessary and sufficient driving force is ensured, Battery waste can be reduced, and the drive motor, inverter, etc. can be effectively protected. In particular, the motor output reduction rate can be appropriately set according to the vehicle speed. For example, when a vehicle running at a predetermined speed or higher falls into a stalled state, the motor output reduction rate is set to a large value by setting the motor output reduction rate large. It is possible to quickly reduce waste and protect the drive motor, inverter, and the like.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明が適用されるハイブリッド車両の一実施の形態を示すスケルトン図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a skeleton diagram showing an embodiment of a hybrid vehicle to which the present invention is applied.
このハイブリッド車両は2つの動力源としてエンジン10と駆動モータ11とを備えており、このエンジン10は車両の進行方向に向けて配置されたクランク軸10aを備える縦置きエンジンとなっている。エンジン10と駆動モータ11との間には、発電機12、フロントディファレンシャル機構13そして変速機14が設けられている。また、ギヤケース17に組み込まれる変速機14は相互に平行となる変速機入力軸15と前輪出力軸16とを備えており、変速機入力軸15にはクラッチ機構18と発電機12とを介してエンジン10が連結される一方、前輪出力軸16にはフロントディファレンシャル機構13と駆動モータ11とが連結されている。
This hybrid vehicle includes an
ギヤケース17の車両前方側にはジェネレータケース19が組み付けられており、このジェネレータケース19内に発電機12が収容されている。発電機12はロータ12aとステータ12bとを備えており、ロータ12aはエンジン10のクランク軸10aに連結され、ステータ12bはロータ12aを囲むようにジェネレータケース19に固定されている。ロータ12aはクランク軸10aに連結されているため、エンジン10を駆動することによって発電が可能となる。
A
また、クランク軸10aにはロータ12aを介してエンジン出力軸20が連結されており、エンジン出力軸20はエンジン動力によって駆動される。エンジン出力軸20と変速機入力軸15との間にはクラッチ機構18が設けられており、クラッチ機構18を締結することによってエンジン動力が変速機入力軸15に伝達され、締結を解除することによってエンジン動力の伝達は遮断される。なお、このクラッチ機構18は、電磁コイル18aを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。
An
変速機入力軸15には2つの駆動歯車21a,22aが回転自在に設けられており、前輪出力軸16には2つの従動歯車21b,22bが固定されている。それぞれの駆動歯車21a,22aと従動歯車21b,22bとは常時噛み合って低速段と高速段の変速歯車列を形成しており、変速機入力軸15には低速段と高速段のいずれかを動力伝達状態に切り換える同期切換機構23が設けられている。この同期切換機構23はシンクロメッシュ機構となっており、変速機入力軸15に固定されるシンクロハブ23aと、これに常時噛み合うシンクロスリーブ23bとを備えている。シンクロスリーブ23bを駆動歯車21aに噛み合わせると低速段が動力伝達状態となり、駆動歯車22aに噛み合わせると高速段が動力伝達状態となる。
Two
クラッチ機構18を締結するとともに、低速段または高速段を動力伝達状態に切り換えることにより、前輪出力軸16はエンジン動力によって駆動される。このような前輪出力軸16の一端には、フロントディファレンシャル機構13のリングギヤ24に噛み合うドライブピニオンギヤ25が固定されており、前輪出力軸16を経たエンジン動力がフロントディファレンシャル機構13を介して左右の前輪に分配されるようになっている。
The front
また、ギヤケース17内には前輪出力軸16に平行となって連結軸26が回転自在に収容されている。連結軸26には伝達歯車27が固定されており、この伝達歯車27に常時噛み合う伝達歯車28が前輪出力軸16に固定されている。なお、前輪出力軸16と連結軸26とは車幅方向にずれており、作図の便宜上、図2において連結軸26と伝達歯車27とは破線で示している。
Further, a connecting
ギヤケース17の車両後方側にはモータケース29が取り付けられており、このモータケース29内に駆動モータ11が組み込まれている。駆動モータ11はロータ11aとステータ11bとを備えており、ステータ11bはロータ11aを囲むようにモータケース29に固定されている。ロータ11aに固定されるモータ駆動軸11cは、ロータ11aの両端からそれぞれ突出するようになっており、モータ駆動軸11cの一端が連結軸26にスプライン結合されている。このように、前輪出力軸16にはモータ駆動軸11cが連結されており、駆動モータ11を駆動することによって、前輪出力軸16にはエンジン動力だけでなくモータ動力の伝達が可能となっている。
A
また、モータケース29の車両後方側にはトランスファケース30が取り付けられており、トランスファケース30内には後輪に対して動力を伝達するトランスファ機構31が組み込まれている。トランスファ機構31は、モータ駆動軸11cの他端にスプライン結合されるトランスファ入力軸32と、これに平行に配置されるトランスファ出力軸33とを備えている。トランスファ入力軸32とトランスファ出力軸33とは歯車列34を介して噛み合っており、モータ駆動軸11cからの動力はトランスファ出力軸33に伝達されるようになっている。
A
トランスファケース30より突出するトランスファ出力軸33には、トルク分配機構としての電子制御式のカップリング35が連結されている。このカップリング35は電磁コイル35aを励磁することによって締結状態に切り換えられ、励磁を解除することにより遮断状態に切り換えられる電磁クラッチとなっている。また、このカップリング35にはジョイント36がスプライン結合されており、このジョイント36には図示しないリヤディファレンシャル機構を駆動するプロペラシャフトが連結されるようになっている。
An electronically controlled
電磁コイル35aを励磁してカップリング35を締結状態に切り換えることにより、前輪だけでなく後輪に対しても動力を伝達することができる。しかも、電磁コイル35aに対する通電電流の大きさに応じてカップリング35の締結力を制御することができるため、車両の走行状態に応じて前後輪間のトルク分配比を100:0〜50:50の範囲で設定することができる。
By exciting the
駆動モータ11を駆動制御するため、駆動モータ11にはインバータ37を介してバッテリ38が接続されている。バッテリ38からの直流電流は、インバータ37によって交流電流に変換された後に駆動モータ11のステータコイル11dに供給される。インバータ37はステータコイル11dに供給する電力の周波数や電圧を調整することにより、走行状況に応じて駆動モータ11の駆動状態を制御することができる。また、発電機12のステータコイル12cもインバータ37を介してバッテリ38に接続されており、発電された交流電流はインバータ37によって直流電流に変換されてバッテリ38に充電されるようになっている。さらには、インバータ37を介して発電機12に電力を供給することができるため、発電機12をスタータモータとして作動させることもできる。なお、各種電装品39にはDC/DCコンバータ40を介してバッテリ38が接続されており、各種電装品39に供給される電力はDC/DCコンバータ40によりって所定の電圧(例えば、12V)に変換される。
In order to drive and control the
このハイブリッド車両は、エンジン10と駆動モータ11とを動力源とし、車両の走行状況に応じて、駆動モータ11のみで車両を駆動するモータ走行モードとエンジン10のみで車両を駆動するエンジン走行モードと、両方の動力を用いて車両を駆動するパラレル走行モードとに選択的に切り換えて走行することができる。たとえば、駆動トルクが要求される発進時には駆動モータ11を用いてモータ走行モードで車両を駆動し、車速の上昇とともにエンジン10を用いてエンジン走行モードで車両を駆動する。高速走行中に加速する場合などの高負荷時には、駆動モータ11とエンジン10とを併用したパラレル走行モードで車両を駆動する。一方、低負荷走行時には、エンジン動力を動力源として発電機12により発電し、発電された電力エネルギーをバッテリ38に充電することができる。エンジン10の始動時には発電機12を駆動源として作動させてクランク軸10aを回転させることができ、更に制動時には駆動モータ11を発電機として作動させることにより回生された電力をバッテリ38に充電することができる。
This hybrid vehicle uses an
モータ駆動軸11cは伝達歯車27,28により前輪出力軸16に直結されているので、エンジン動力が前輪出力軸16に伝達されるときには、エンジン動力はモータ駆動軸11cにも伝達される。そして、モータ駆動軸11cはトランスファ出力軸33に連結されているので、エンジン動力はモータ駆動軸11cを介してトランスファ出力軸33に伝達され、図示しないプロペラシャフトおよび後輪用の差動歯車機構を介してエンジン動力が後輪に伝達される。モータ駆動軸11cには駆動モータ11が装着されているので、モータ動力をモータ駆動軸11cに直接伝達し、モータ動力のみ又はこれにエンジン動力を付加して後輪に伝達することもできる。
Since the
図2は図1に示すハイブリッド車両の制御回路を示すブロック図であり、モータ出力制御手段としての制御ユニット41には、車速を検出する車速センサ42、走行可能なReady状態にあるかどうかを判定するイグニッションセンサ43、アクセルの作動を検出するアクセル検出手段としてのアクセルセンサ44、ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段としてのブレーキセンサ45、出力電流値に基づいて駆動モータ11のモータ出力を検出するモータ出力検出手段としてのモータ出力センサ46その他のセンサから検出信号が入力されるようになっている。アクセルの作動は、例えばアクセルペダル47の踏み込み量やアクセル開度を計測することによって検出され、ブレーキの作動は、例えばブレーキペダル48の踏み込み量に応じて発生するマスターシリンダー内の油圧を計測することによって検出される。
FIG. 2 is a block diagram showing a control circuit of the hybrid vehicle shown in FIG. 1. The
この制御ユニット41からはエンジン10、駆動モータ11、発電機12、クラッチ機構18、同期切換機構23およびインバータ37その他の装置に制御信号が送られる。制御ユニット41には、制御信号を演算するマイクロプロセッサ、制御プログラム、演算式、およびマップデータなどを格納するROM、および一時的にデータを格納するRAMなどが設けられている。
A control signal is sent from the
このようなハイブリッド車両においては、上述の通り、種々の走行モードによる走行が可能であるが、特に発進状態から中速域の間では、クラッチ機構18を動力遮断状態に切り換えた状態のもとでエンジン10を効率の良い領域で定格運転して発電を行ないつつ、モータ走行モードにより走行されることが好ましい。ここで、モータ走行モードにより車両を発進させる場合には、運転者が意図的に行なうストール発進や坂道発進時などのストールが生じやすい状況に対して、発進のための必要十分な駆動力を確保しつつ駆動モータ11を有効に保護するとともにバッテリ38の浪費を抑制する必要がある。
In such a hybrid vehicle, as described above, it is possible to travel in various travel modes, but in the state where the
図3は本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限の処理手順を示すフローチャートであり、ストール時の駆動モータ11の出力制限手順について図3を参照して説明する。
FIG. 3 is a flowchart showing a motor output restriction processing procedure in the hybrid vehicle control device of the present invention. The output restriction procedure of the
駆動モータ11の出力制限は、イグニッションがON状態つまりReady状態にあり、アクセルおよびブレーキのそれぞれがON状態にあり、モータ出力が設定値以上であるときに実行される。まず、ステップS1では、イグニッションセンサ43からの出力信号に基づきイグニッションセンサ43によりReady状態にあるか否かの判定がなされる。続く、ステップS2ではアクセルがON状態であるか否か、ステップS3ではブレーキがON状態であるか否かの判定がなされる。ここで、アクセルがON状態にあるものと判定される場合とは、例えばアクセルペダル47の踏み込み量が設定値以上であることがアクセルセンサ44により検出された場合であり、ブレーキがON状態にあるものと判定される場合とは、例えばブレーキペダル48の踏み込み量が設定値以上であることがブレーキセンサ45により検出された場合である。
The output limitation of the
ステップS4においてモータ出力センサ46により検出されるモータ出力が設定値以上であると判定されると、続く、ステップS5では所定のモータ出力低下率に基づき駆動モータ11に供給される電流値を小さくすることによって、モータ出力を徐々に低下させる。これにより、必要十分な駆動力を確保しつつ、バッテリ38の浪費を低減し、駆動モータ、インバータ等を保護することができる。
If it is determined in step S4 that the motor output detected by the
このモータ出力低下率は車速に応じて設定することもできる。図4は本発明のハイブリッド車両の制御装置におけるモータ出力制限処理手順の他の実施形態を示すフローチャートである。図4に示されるステップS1〜ステップS4の各処理は、図3に示されるステップS1〜ステップS4の各処理と同様であり説明を省略する。 This motor output reduction rate can also be set according to the vehicle speed. FIG. 4 is a flowchart showing another embodiment of the motor output restriction processing procedure in the hybrid vehicle control apparatus of the present invention. Each process of step S1-step S4 shown by FIG. 4 is the same as each process of step S1-step S4 shown by FIG. 3, and abbreviate | omits description.
ステップS5〜ステップS7においては、車速センサ42により検出される車速が設定値以上である場合の出力制限ディレータイムTを、車速が設定値未満である場合よりも大きな値であるT1(>T2)に設定する処理が行なわれる。つまり、車速が設定値以上である場合のモータ出力低下率は設定値未満である場合よりも大きく設定されることになる。続く、ステップS8ではステップS5〜ステップS7において設定された出力制限ディレータイムTに基づいてモータ出力の制限が行なわれる。これにより、例えば所定の速度以上で走行中の車両がストール状態に陥った際には、モータ出力低下率を大きく設定することによりバッテリの浪費の低減及び駆動モータ、インバータ等の保護を迅速に行なうことができる。
In step S5 to step S7, the output restriction delay time T when the vehicle speed detected by the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図1には、シリーズ・パラレル式のハイブリッド車両が開示されているが、シリーズ式やパラレル式のハイブリッド車両に本発明を適用するようにしても良い。パーキングブレーキが作動している場合や、車輪が溝に入り込んだ場合にもストールが発生し得るが、これらの場合にも本発明を適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, FIG. 1 discloses a series / parallel hybrid vehicle, but the present invention may be applied to a series or parallel hybrid vehicle. Stalls can also occur when the parking brake is operating or when the wheel enters the groove, but the present invention can also be applied to these cases.
10 エンジン
10a クランク軸
11 駆動モータ
11c モータ駆動軸
12 発電機
15 変速機入力軸
16 前輪出力軸
18 クラッチ機構
23 同期切換機構
31 トランスファ機構
35 カップリング
47 アクセルペダル
48 ブレーキペダル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
アクセルの作動を検出するアクセル検出手段と、
ブレーキの作動を検出するブレーキ検出手段と、
前記駆動モータのモータ出力を検出するモータ出力検出手段と、
アクセルとブレーキの作動が検出されるとともに、前記モータ出力検出手段による検出値が設定値以上である場合には所定のモータ出力低下率に基づいてモータ出力を徐々に低下させるモータ出力制限手段とを有することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A generator driven by an engine, a drive motor driven using electric power from the generator, and a clutch mechanism for switching between a power transmission state in which engine power is transmitted to drive wheels and a power cutoff state in which the engine power is not transmitted A control device for a hybrid vehicle,
An accelerator detection means for detecting the operation of the accelerator;
Brake detection means for detecting the operation of the brake;
Motor output detection means for detecting the motor output of the drive motor;
A motor output limiting means for gradually reducing the motor output based on a predetermined motor output reduction rate when the operation of the accelerator and the brake is detected and the detected value by the motor output detecting means is a set value or more; A control device for a hybrid vehicle, comprising:
3. The hybrid vehicle control device according to claim 1, further comprising a vehicle speed detection unit that detects a vehicle speed, wherein the motor output reduction rate when the detection value by the vehicle speed detection unit is equal to or greater than a set value is less than the set value. A control device for a hybrid vehicle, wherein the control device is set larger than a certain case.
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