JP2006183523A - Drive force control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両においてエンジンとモータの駆動力を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling driving force of an engine and a motor in a hybrid vehicle.
特許文献1には、エンジンとモータとを駆動力源とするハイブリッド車両において、高速走行域であると判定された時にはエンジン駆動力を車輪に伝達し、低中速走行域と判定されたときにはエンジン駆動力を車輪に伝達することを禁止するように制御するようにした装置が開示されている。
上記特許文献1のように、高負荷領域ではエンジン駆動力を主として利用し、低負荷領域ではモータ駆動力を主として利用する方式とすれば、排気浄化性能および燃費性能を良好に維持することができる。
しかしながら、特にディーゼルエンジンでは、高地走行時に大気圧が低下すると、図12に示すように、高負荷時には十分な空気量の確保が難しく空気の充填効率が低下する。このため、通常(低地走行時)の大気圧に対して吸入空気量を変えないようにEGR量を減少補正するとEGR率低下によってNOx排出量が増加してしまう。逆に、EGR率一定に維持すると、同一負荷(燃料噴射量)に対して吸入空気量が減少するので、排気微粒子(以下PMという)排出量が増加する。
As in the above-mentioned
However, especially in a diesel engine, when the atmospheric pressure decreases during high altitude travel, as shown in FIG. 12, it is difficult to ensure a sufficient amount of air at high loads, and the air charging efficiency decreases. For this reason, if the EGR amount is corrected to decrease so as not to change the intake air amount with respect to the normal atmospheric pressure (during lowland travel), the NOx emission amount increases due to a decrease in the EGR rate. Conversely, if the EGR rate is kept constant, the amount of intake air decreases with respect to the same load (fuel injection amount), so that the amount of exhaust particulate (hereinafter referred to as PM) emission increases.
中間を取って、吸入空気量とEGR率を共に低下させることは、その分、NOxとPMとがそれぞれ悪化することになり、NOxおよびPM排出量を同時に良好に低減することができない。
なお、低負荷時には、図13に示すように、少ない燃料量に対して大気圧が低下しても十分な空気量が確保され、排気流量(絶対量)が減少することもあって、PM、NOx排出量を共に十分低く押さえられる。
If both the intake air amount and the EGR rate are lowered in the middle, NOx and PM are deteriorated accordingly, and the NOx and PM exhaust amount cannot be reduced well at the same time.
When the load is low, as shown in FIG. 13, a sufficient amount of air is ensured even if the atmospheric pressure decreases with respect to a small amount of fuel, and the exhaust flow rate (absolute amount) may decrease. Both NOx emissions can be kept low enough.
上記課題を解決するため本発明は、エンジンおよびモータの駆動力を演算する駆動力演算手段が、大気圧の低下を検出した時には、通常の場合に比べて、前記モータ駆動力の割合を増加して演算する構成とした。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention increases the ratio of the motor driving force when the driving force calculating means for calculating the driving force of the engine and the motor detects a decrease in the atmospheric pressure compared to the normal case. To calculate.
かかる構成により、大気圧の低下時は、通常時よりモータ駆動力割合が増加し、相対的にエンジン駆動力割合が減少することで、NOxおよびPM排出量を通常時レベルまで低減することができる。 With such a configuration, when the atmospheric pressure decreases, the motor driving force ratio increases from the normal time, and the engine driving power ratio decreases relatively, so that the NOx and PM emissions can be reduced to the normal level. .
図1は、本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両の駆動制御装置の概略を示している。
エンジン(内燃機関)1の排気通路には、触媒等による排気処理装置1aが取り付けられ、該エンジン1の出力軸に、入/出力プーリ径比を変更することで変速比を無段に可変制御する第1の無段変速機2が接続され、該無段変速機2の出力軸(出力プーリ軸)が、第1のクラッチ3を介してギア軸4の一端に接続されている。
FIG. 1 schematically shows a drive control apparatus for a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
An
前記ギア軸4のギア4aは、両端に車輪が連結された車軸(駆動軸)5に固定されたギア5aと噛み合い、エンジン駆動力が、前記第1の無段変速機2、第1のクラッチ3、ギア4a、ギア5aを介して車軸5に伝達される。
前記エンジン1および第1の無段変速機2は、エンジン制御装置6によって制御される。
The
The
一方、モータ11には、インバータ12を介してバッテリ13が接続され、モータ11が電動機として機能するときはバッテリ13から電力が供給され、モータ11が発電機として機能するときは、発電された電力がバッテリ13に充電される。該モータ11の出力軸に、前記第1の無段変速機2同様の機能を有する第2の無段変速機14が接続され、該無段変速機14の出力軸(出力プーリ軸)が、第2のクラッチ15を介して前記ギア軸4の他端に接続されている。
On the other hand, a
前記モータ11および第2の無段変速機14は、モータ制御装置16によって制御される。
また、ハイブリッド制御装置17には、アクセル開度センサ21からのアクセル開度信号(ドライバ要求信号)、車速センサ22からの車速信号が入力され、基本的には、これらの信号に基づいて車両の要求駆動力を算出し、該要求駆動力(エンジンとモータの要求総合要求出力)に応じて、エンジン1とモータ11との出力割合(駆動力割合)を決定する。
The
The
ここで、本発明に係る構成として、高地走行時など大気圧が低い状態が検出されたときは、通常(低地)走行時よりモータ11の出力割合を大きくし、エンジンの出力割合を小さくするように修正する。前記大気圧検出のため、吸気コレクタ圧力を検出する圧力センサ23を設け、低速等所定条件で吸気コレクタ圧力を大気圧として検出する。なお、大気圧の検出としては、この他、エアフロメータで検出した質量吸入空気流量と、スロットル開度およびエンジン回転速度等によって推定される体積吸入空気流量との関係から求められる空気密度に応じて大気圧を推定することができる。
Here, as a configuration according to the present invention, when a low atmospheric pressure state is detected, such as when traveling at high altitude, the output ratio of the
また、前記バッテリ13の充電量を検出し、該充電量が低すぎるときには、モータ11出力割合の増加修正を禁止する。
そして、このようにして決定された出力割合に応じてエンジン1およびモータ11の要求出力を演算し、各目標出力に応じてエンジン制御装置6とモータ制御装置16を介してエンジン出力およびモータ出力を制御する(図2参照)。
Further, when the charge amount of the
Then, the required outputs of the
以下、上記ハイブリッド制御装置17によるエンジン出力とモータ出力との配分制御を、図3以降のフローチャートに基づいてより詳細に説明する。
図3は、メインフローを示す。
ステップ(図ではSと記す。以下同様)1では、前記各センサからの検出値を入力して運転状態を検出する。
Hereinafter, the distribution control between the engine output and the motor output by the
FIG. 3 shows the main flow.
In step (denoted as S in the figure, the same applies hereinafter) 1, detected values from the respective sensors are input to detect the operating state.
ステップ2では、検出された運転状態に基づいて、通常(低地走行)時用の出力配分マップ(図5参照)と、大気圧低下(高地走行)時用の出力配分マップ(図6参照)とのいずれかを選択する。
前記マップ選択の詳細を、図4のフローチャートに基づいて説明する。
ステップ11では、前記圧力センサ23によって検出した大気圧Pexが、圧力境界値Pexbより低いかを判定し、圧力境界値Pexb以上と判定されたときは、ステップ14へ進んで通常時用の出力配分マップを選択する。
In
Details of the map selection will be described based on the flowchart of FIG.
In
一方、ステップ11で、大気圧Pexが、圧力境界値Pexbより低いと判定されたときは、ステップ12へ進んで、バッテリ充電量SOCが、充電量境界値Lbより大きいかを判定し、大きいと判定されたときは、ステップ13へ進んで、大気圧低下時用の出力配分マップを選択する。
また、ステップ12でバッテリ充電量SOCが、充電量境界値Lb以下と判定されたときは、ステップ14へ進んで通常時用の出力配分マップを選択する。
On the other hand, when it is determined in
Further, when it is determined in
すなわち、大気圧が低下したときは、モータの出力配分を通常時より大きくする制御に切り換えたい要求があるが、バッテリ充電量が十分でないときは、無理があるので、充電量が十分な場合に、大気圧低下時用の出力配分マップを選択して、モータの出力配分を通常時より大きくする制御に切り換えることとする。
前記通常時用の出力配分マップは、図5に示すように、エンジン出力とモータ出力とを合わせた総合要求出力(車両要求駆動力)Pが、境界出力Pbm0以下の低出力域では、モータ11のみを駆動し(モータ出力割合100%)、該モータ走行の境界出力Pbm0を超えるとエンジン1のみの駆動(エンジン出力割合100%)に切り換えられ、総合要求出力Pがエンジンの境界出力Peb0以上になると、エンジン出力は該境界出力Peb0一定に保持され、総合要求出力Pからエンジン境界出力Peb0を差し引いた出力分がモータ出力(=P−Peb0)で賄われるように、出力配分されている。すなわち、エンジン1を最も燃費が良く、かつ、排気浄化性能にも優れた領域でのみ運転し、不足出力分をモータ11でアシストするようにしている。
In other words, when the atmospheric pressure drops, there is a request to switch to a control that increases the motor output distribution than usual, but when the battery charge is not enough, it is impossible, so if the charge is sufficient Then, the output distribution map for when the atmospheric pressure drops is selected, and the control is switched to the control for making the output distribution of the motor larger than normal.
As shown in FIG. 5, the normal-time output distribution map shows that the
一方、大気圧低下時用の出力配分マップは、図6に示すように、総合出力Pが通常時のモータ走行の境界出力Pmb0より低い境界出力Pmb1以下の低出力域でモータ出力割合100%に設定され、総合要求出力Pがモータ11の境界出力Pmb1を超えると、エンジン出力は、該モータ境界出力Pmb1より大きいエンジン境界出力Peb1に切り換えられ、該境界出力Peb1一定に制御される。ここで、大気圧低下時におけるエンジン1の境界出力Peb1は、通常時のエンジン境界出力Peb0より小さく設定されている。そして、総合出力Pがエンジン境界出力Peb1以下の領域では、総合要求出力Pに対する境界出力Peb1の過剰出力分(=Peb1−P)を、モータ11を発電機として駆動して、負の出力を発生することにより賄う。総合要求出力Pがエンジンの境界出力Peb1を超えると、通常時同様に不足出力分をモータ11で賄う。
On the other hand, as shown in FIG. 6, the output distribution map for when the atmospheric pressure is reduced has a motor output ratio of 100% in the low output region where the total output P is lower than the boundary output Pmb1 lower than the normal motor traveling boundary output Pmb0. When the total required output P is set and exceeds the boundary output Pmb1 of the
図3に戻って、ステップ3では、ステップ2(図4のフロー)で選択された出力配分マップを用いて、総合出力Pからエンジン出力Peとモータ出力Pmとを算出する。
ステップ4では、算出されたエンジン出力Peに対し、図7に示した運転点マップから、エンジン1の目標回転速度Ne0(通常時)、Ne1(大気圧低下時)、目標トルクTe0(通常時)、Te1(大気圧低下時)を設定して、エンジン制御装置6に出力する。この運転点マップは、燃費、排気浄化性能を良好に維持できるように設定されている。また、該エンジンの目標回転速度Neの変更に合わせて、車速一定に維持するように前記第1の無段変速機2の目標変速比が変更される。なお、前記モータ11のみ駆動する低出力領域で、エンジン出力割合=0の場合は、前記第1のクラッチ3が切り離されて車軸4へのエンジン出力の伝達が遮断される。図8は、エンジン運転点におけるエンジン1の回転速度とトルクの関係を示す。
Returning to FIG. 3, in
In
ステップ5では、算出されたモータ出力Pmに対し、エンジンの運転点マップと同様に設定された運転点マップ(図示省略)から、モータ11の目標回転速度Nm0(通常時)、Nm1(大気圧低下時)、目標トルクTm0(通常時)、Nm1(大気圧低下時)を設定する。この運転点マップも電力消費を良好に維持できるように設定されている。また、該モータの目標回転速度Nmの変更に合わせて、車速一定に維持するように前記第2の無段変速機14の目標変速比が変更されること、エンジン1のみ駆動する出力領域で、モータ出力割合=0の場合は、前記第2のクラッチ15が切り離されて車軸4へのエンジン出力の伝達が遮断されることもエンジン制御の場合と同様である。図9は、モータ運転点におけるモータ11の回転速度とトルクの関係を示す。
In
ここで、前記設定された目標回転速度Nm、目標トルクTmをそのままモータ制御装置16に出力してモータ11を制御すると(簡易的には、これでもよい)、モータ11は、エンジン1に比較して制御応答が良く、目標値への収束が早いため、過渡的に総合出力が変化し、モータ11を電動機として機能するときは出力過剰となり、発電機として機能するときは出力不足となる。
Here, when the set target rotational speed Nm and the target torque Tm are output to the
そこで、図10に示すように、エンジン出力指令値(目標値)に対して、モータ出力指令値(目標値)に遅れを持たせて出力する。これにより、エンジン出力とモータ出力とを合わせた総合出力Pの変動を抑制しつつ出力割合を切り換えることができる。
図11は、同上実施形態による制御時の各種状態量の変化を示す。登坂走行時に高度の増大に応じて大気圧が減少し、圧力境界値Pexbを下回ると、通常時の出力配分マップから大気圧低下時の出力配分マップに切り換えられ、モータ11の出力配分が増大する。
Therefore, as shown in FIG. 10, the motor output command value (target value) is output with a delay with respect to the engine output command value (target value). As a result, the output ratio can be switched while suppressing fluctuations in the total output P, which is a combination of the engine output and the motor output.
FIG. 11 shows changes in various state quantities during control according to the embodiment. If the atmospheric pressure decreases as the altitude increases during climbing and falls below the pressure boundary value Pexb, the output distribution map at the normal time is switched to the output distribution map when the atmospheric pressure decreases, and the output distribution of the
マップの切換によりモータ11の出力が増大して電力消費が増大し、バッテリ14の充電量SOCが設定値Lb以下に低下すると(t2)、通常時用の出力配分マップに戻され、モータ11の出力配分が減少する。
これにより、モータ11の電力消費が低減してバッテリ充電量SOCが設定値Lb以上に復帰すると(t3)、再度、大気圧低下時の出力配分マップに切り換えられる。なお、マップ切り換え前に減速運転を行っており、この減速中は、負の車両駆動出力(総合出力)に対し、エンジン出力が0でモータ11が発電機として機能して負の出力を発生しつつバッテリ14を最大限充電する。
When the map is switched, the output of the
As a result, when the power consumption of the
減速運転を終了して加速運転に切り換わると、車両駆動出力は正の出力となり、エンジン出力とモータ出力とが、大気圧低下時の出力配分マップによって出力配分される。
加速後、アクセルを戻して定速走行に移行すると、エンジン出力一定(=境界出力Peb1)のまま、モータ出力が減少されていき、車両の要求出力(要求出力)がエンジンの境界出力Peb1を下回ると、モータ11が発電機の機能に切り換えられ、要求出力を確保しながら、バッテリ14を充電する。
When the deceleration operation is finished and the operation is switched to the acceleration operation, the vehicle drive output becomes a positive output, and the engine output and the motor output are output and distributed according to the output distribution map when the atmospheric pressure decreases.
After acceleration, when the accelerator is returned and the vehicle shifts to constant speed driving, the motor output is decreased while the engine output is constant (= boundary output Peb1), and the requested output (requested output) of the vehicle is lower than the boundary output Peb1 of the engine. Then, the
このように、高地走行など大気圧の低下時には、モータ11の出力配分を通常時より大きくし、相対的にエンジン1の出力を減少することで、図12から図13にシフトしてPM,NOxの低減を両立することができる。
また、バッテリ14の充電量SOCが十分なときだけ、大気圧低下時の出力配分とし、充電量SOCが不足するときは、通常時の制御に維持してモータ出力配分増大による過放電を防止できる。
In this way, when the atmospheric pressure decreases, such as when traveling at high altitudes, the output distribution of the
Further, only when the charge amount SOC of the
さらに、通常時より、モータ11のみで走行する境界出力(エンジン駆動が開始される境界出力)Pmbを、低出力側にシフトしつつエンジン出力を車両要求出力より大きくしてモータを発電機として機能することにより、高負荷側でのモータ出力増大による消費電力増大を、低負荷側で補充することができ、バッテリ充電量を良好に維持して大気圧低下時の制御を長時間安定して行うことができる。
Further, from the normal time, the boundary output (boundary output at which engine driving is started) Pmb that travels only by the
また、上記実施形態では、大気圧低下時におけるエンジン1の境界出力Peb1およびモータ走行の境界出力Pmb1を、一定値に設定したが、図14,15に示すように、大気圧の標準大気圧(760mmHg)からの圧力低下量ΔPexとバッテリ充電量SOCとに基づいて可変に設定してもよい。具体的には、エンジン1の境界出力Peb1は、圧力低下量ΔPexが大きいほど、また、バッテリ充電量SOCが大きいほど小さくして、モータ11の出力配分を大きくするように設定されている。また、モータ走行の境界出力Pmb1は、大気圧低下量ΔPexが大きいほど、また、バッテリ充電量SOCが小さいほど、小さく設定され、これにより、早めに発電が開始され大気圧低下時のモータ消費電力増大に伴う発電量を十分に確保することができる。
In the above embodiment, the boundary output Peb1 of the
また上記実施形態は、エンジン1とモータ11と並列接続して、それぞれの回転速度とトルクを独立して制御できるパラレル型のハイブリッド原動機を備えた車両に適用したが、エンジンとモータとを直列に接続したシリーズ型のハイブリッド原動機を備えた車両にも適用できる。
図16は、かかるシリーズ型のハイブリッド原動機を備えた車両に本発明を適用した実施形態のシステム構成を示す。
Moreover, although the said embodiment was applied to the vehicle provided with the parallel type | mold hybrid prime mover which can connect the
FIG. 16 shows a system configuration of an embodiment in which the present invention is applied to a vehicle equipped with such a series type hybrid prime mover.
本実施形態では,エンジン1の出力軸にモータ11が連結され、該モータ11の出力軸に接続された無段変速機31、クラッチ32、ギア33を介して、車軸5のギア5aと連結されている。
本実施形態においても、エンジンとモータの出力は、第1の実施形態と同様に設定されるが、モータの回転速度Nmiがエンジン回転速度Neiと等しく、モータトルクTm1が次式により算出される点で相違する。
In the present embodiment, the
Also in the present embodiment, the engine and motor outputs are set in the same manner as in the first embodiment, but the motor rotational speed Nmi is equal to the engine rotational speed Nei, and the motor torque Tm1 is calculated by the following equation. Is different.
Tmi=Pmi/Nei;i=1,2(図17,18参照) Tmi = Pmi / Nei; i = 1, 2 (see FIGS. 17 and 18)
1 エンジン(内燃機関)
2 第1の無段変速機
3 第1のクラッチ
4a ギア
5 車軸
5a ギア
6 エンジン制御装置
11 モータ
12 インバータ
13 バッテリ
14 第2の無段変速機
15 第2のクラッチ
16 モータ制御装置
17 ハイブリッド制御装置
21 アクセル開度センサ
22 車速センサ
23 圧力センサ
31 無段変速機
32 クラッチ
33 ギア
1 engine (internal combustion engine)
2 1st continuously
Claims (10)
前記駆動力演算手段は、大気圧の低下を検出した時には、通常の場合に比べて、前記モータ駆動力の割合を増加することを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。 An engine, a motor, driving force calculating means for calculating the driving force of the engine and the motor, power storage means for supplying electric power to the motor, motor control means for controlling the driving of the motor, and the engine. An engine control means for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
The drive force control device for a hybrid vehicle, wherein the drive force calculation means increases the ratio of the motor drive force when detecting a decrease in atmospheric pressure as compared with a normal case.
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