JP2007210415A - Hybrid controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両のハイブリッド制御装置に関する。 The present invention relates to a hybrid control device for a hybrid vehicle.
車両用ハイブリッドシステムは、エンジンと電気モータの2種類の動力源を組み合わせて走行するものをいう。この車両用ハイブリッドシステムには、エンジンで発電機を駆動し、発電した電力によってモータが車輪を駆動するシリーズハイブリッドシステムと、エンジンとモータが車輪を駆動する方式で、二つの駆動力を状況に応じて使うことができるパラレルハイブリッドとこの双方の特徴を組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッドがある。シリーズ・パラレルハイブリッドは、エンジン動力を動力分割機構により分割し、一方で直接車輪を駆動、他方は発電に使用し使用割合を走行状態に応じて制御し、その発電電力でモータを駆動させるため、モータの使用割合がパラレル方式に比べ多くなるものである。発電機、モータは両方の機能を併せ持つモータジェネレータが使用されているが、以下の説明では、主に発電機の機能を果たしているものを第1モータジェネレータ(発電機)、主にモータの機能を果たしているものを、第2モータジェネレータ(モータ)として表す。 The hybrid system for vehicles refers to a vehicle that travels by combining two types of power sources, that is, an engine and an electric motor. This hybrid system for vehicles uses a series hybrid system in which a generator is driven by an engine, and a motor drives wheels by the generated power, and a method in which the engine and motor drive wheels, and two driving forces are applied depending on the situation. There are parallel hybrids that can be used in series and series / parallel hybrids that combine the features of both. The series / parallel hybrid divides the engine power by the power split mechanism, and directly drives the wheels on the one hand, and the other uses it for power generation to control the usage rate according to the running state and drive the motor with the generated power. The motor usage rate is higher than that of the parallel system. A motor generator having both functions is used for the generator and the motor. However, in the following explanation, the first motor generator (generator) is mainly used for the function of the generator, and the function of the motor is mainly used. What is played is represented as a second motor generator (motor).
図3に示すように、このようなシリーズ・パラレルハイブリッドシステムに用いられているハイブリッド駆動装置1は、動力分割機構20、第1モータジェネレータ16(発電機)、第2モータジェネレータ22(モータ)および減速ギヤ30,32等で構成されている。エンジンからの動力は、動力分割機構20により2分され、その出力軸の一方は第2モータジェネレータ22(モータ)と車輪に、他方は第1モータジェネレータ16(発電機)に接続され、エンジン12の動力は機械的なものと電気的なものとの2つの経路によって車輪に伝達される。そして、エンジン12の回転数と第1モータジェネレータ16(発電機)および第2モータジェネレータ22(モータ)の回転数(車速に比例)を無段階に変化させながら増速、減速できるので、従来のガソリンエンジン車のようなトランスミッションは備えていない(例えば、特許文献1参照)。
As shown in FIG. 3, the hybrid drive device 1 used in such a series / parallel hybrid system includes a
この、動力分割機構20は、遊星歯車(プラネタリーギヤ)によって構成されており、各構成ギヤの比率でエンジン12のトルクを出力軸19と第1モータジェネレータ16(発電機)に分割している。歯車機構内部のキャリア20cの回転軸は、回転変動を吸収するダンパ装置14を介してエンジン12と連結され、ピニオンギヤを通じて外周のリングギヤ20rおよび内側のサンギヤ20sに動力を伝達する。サンギヤの回転軸24は第1モータジェネレータ16(発電機)に連結され、リングギヤ20rの回転軸18は第2モータジェネレータ22(モータ)と出力軸19に直結している。このように、第2モータジェネレータ22(モータ)によるリングギヤ22rの回転が直接車輪を駆動している構成となっている。
The
遊星歯車装置におけるエンジン12の回転数(キャリア20cの回転数)、第2モータジェネレータ22(モータ)の回転数(リングギヤ20rの回転数)、第1モータジェネレータ16(発電機)の回転数(サンギヤ20sの回転数)の関係は共線図によってあらわされる。共線図は第4図に示すように、縦軸に回転数をとり横軸は各歯車の歯数比率に従った距離をとっている。この共線図上では、各ギヤの回転数は必ず直線で結ばれる関係となる。このため車輪に駆動力を伝えるリングギヤ20r(第2モータジェネレータ(モータ)直結軸)の回転数とサンギヤ20s(第1モータジェネレータ(発電機)直結軸)の回転数はキャリア20c(エンジン直結軸)の回転数を示す点を中心とした梃子の関係となり、リングギヤ20r(第2モータジェネレータ(モータ)直結軸)の回転数が上がるとサンギヤ20s(第1モータジェネレータ(発電機)直結軸)の回転数は下がり、リングギヤ20r(第2モータジェネレータ(モータ)直結軸)の回転数が下がるとサンギヤ20s(第1モータジェネレータ(発電機)直結軸)の回転数が上がることとなる。このリングギヤ20r(第2モータジェネレータ(モータ)直結軸)とサンギヤ20s(第1モータジェネレータ(発電機)直結軸)の回転数の増減関係はキャリア20c(エンジン直結軸)の回転にかかわらず成立する。
The rotational speed of the engine 12 (the rotational speed of the
一方、蓄電装置によって上記のモータジェネレータを駆動あるいはモータジェネレータによって蓄電装置への充電をするために、ハイブリッド車両には図5に示すような電源装置が設けられている。電源装置は、上記の第1モータジェネレータ16(発電機)、第2モータジェネレータ22(モータ)を駆動するためのインバータ回路36,37と蓄電装置40とDC/DCコンバータ39とコンデンサ35,38を有している。二つのインバータ回路は互いに2本の接続線で接続され、この2本の接続線の間にコンデンサ35が設けられている。そして、これら2本の接続線にはDC/DCコンバータ39が接続され、DC/DCコンバータ39にはコンデンサ38と蓄電装置40が並列に接続されている。
On the other hand, in order to drive the motor generator by the power storage device or to charge the power storage device by the motor generator, the hybrid vehicle is provided with a power supply device as shown in FIG. The power supply device includes
このような構成の電源装置において、第2モータジェネレータ22(モータ)のインバータ回路37が何らかの理由で異常停止した場合、第1モータジェネレータ16(発電機)のインバータ回路36の駆動を継続すれば、第1モータジェネレータ16(発電機)における発電動作は継続されるので、コンデンサ35に直流電力が急速に蓄積され、コンデンサ35の両端の電圧Vmが急激に上昇する。そして、この場合、インバータ回路36に電流が流れていると、インバータ回路36におけるスイッチング損失が増大し、インバータ回路36の寿命が低下する。したがって、コンデンサ35の両端の電圧Vmが上昇してインバータ回路36の寿命が低下するのを防止するために、インバータ回路36はインバータ回路37の異常停止によって強制停止する。
In the power supply device having such a configuration, when the
また、逆に、インバータ回路36が異常停止した場合、第1モータジェネレータ16(発電機)からコンデンサ35への電力の供給がなくなっても、第2モータジェネレータ22(モータ)は、コンデンサ35に蓄積された電力を消費するので、インバータ回路37を停止しない場合、コンデンサ35の両端の電圧Vmが急激に低下し、大電流が蓄電装置40に向かってDC/DCコンバータ39のダイオードを介してコンデンサ35側に流れる。そして、フューズが切れ、またはDC/DCコンバータ39が大電流の影響を受けて寿命低下する。したがって、コンデンサ35の両端の電圧Vmの低下によるフューズ切れ、またはDC/DCコンバータ39の保護を図るために、インバータ回路37はインバータ回路36の異常停止によって強制停止される。
On the other hand, if the
このように2つのインバータ回路36,37は、一方のインバータ回路が何らかの原因で駆動禁止状態となると、他方のインバータ回路も過電圧を防止するために駆動禁止状態とされ、インバータ回路は双方駆動禁止状態となり全く機能しない状態となる(例えば、特許文献2参照)。 As described above, when one inverter circuit is in a drive prohibited state for some reason, the other inverter circuit is also in a drive prohibited state in order to prevent overvoltage, and the inverter circuit is in a drive prohibited state. And no function at all (for example, see Patent Document 2).
上述した動力分割機構20、第1モータジェネレータ16(発電機)、第2モータジェネレータ22(モータ)および減速ギヤ30,32等で構成されているハイブリッド駆動装置1を備えるシリーズ・パラレルハイブリッドシステム車両において、定常走行中にこのインバータ回路の双方駆動禁止状態が生じると、直接車輪を駆動しているリングギヤ20rに直結されている第2モータジェネレータ22(モータ)のトルクがなくなり、走行抵抗によってリングギヤ20rの回転数ならびに車速は低下してくるが、第1モータジェネレータ16(発電機)もインバータの双方駆動禁止で動作しないことからリングギヤ20rの回転数低下、速度低下を防止することはできず、最終的に車両は停止してしまう。
In the series / parallel hybrid system vehicle including the hybrid drive unit 1 including the
そして、車両が坂路走行の場合には、停止後、車両が重力によって後退してリングギヤ20r(第2モータジェネレータ(モータ)直結軸)を逆回転させようとする。先に述べたように、リングギヤ20rの逆回転は、サンギヤ20sに直結されている第1モータジェネレータ16(発電機)を回転させることができれば防止できるのであるが、インバータ回路36,37が双方駆動禁止となっている場合には、第1モータジェネレータ16(発電機)を回転させることができない。また、従来の車両と異なりエンジン12と車輪58の間にはトランスミッションなどが無いため、エンジン12によって車輪の逆回転を止めることもできない。このため、一方のインバータが駆動禁止状態となった場合には、双方のインバータが駆動禁止状態となり、坂路において車両のずり下がりが発生してしまうこととなる。
When the vehicle is traveling on a hill, after stopping, the vehicle moves backward due to gravity and tries to reversely rotate the
そこで、本発明の目的は、一方のインバータが駆動禁止となった場合には、坂路での車両のずり下がりを防止するために車両を停止させる手段を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide means for stopping a vehicle in order to prevent the vehicle from sliding down on a slope when one inverter is prohibited from being driven.
本発明の課題は、エンジンと2つのモータジェネレータとの間で動力を分配する動力分配機構と、2つのモータジェネレータにそれぞれ対応して設けられる2つのインバータ回路と、2つのインバータ回路をそれぞれ制御するインバータ制御回路と、を備えるハイブリッド車両の走行を制御するハイブリッド制御装置であって、各インバータ回路のそれぞれの状態を取得するインバータ回路状態取得手段と、インバータ回路状態取得手段によって取得されたインバータ回路の状態に基づいて、2つのインバータ回路の双方が駆動禁止となっているか否かを判断するインバータ回路判定手段と、車両走行状態取得手段と、車両走行状態取得手段によって取得された車両走行状態において、2つのインバータ回路の双方が駆動禁止とされたことによる車両のずり下がりが生じるか否かを判定する車両走行状態判定手段と、車両走行状態判定手段の結果に基づいて車両の制動を行う車両制動手段とによって解決することができる。 An object of the present invention is to control a power distribution mechanism that distributes power between an engine and two motor generators, two inverter circuits provided corresponding to the two motor generators, and two inverter circuits, respectively. An inverter control circuit for controlling the travel of a hybrid vehicle, comprising: an inverter circuit state acquisition means for acquiring a state of each inverter circuit; and an inverter circuit acquired by the inverter circuit state acquisition means. In the vehicle traveling state acquired by the inverter circuit determining means for determining whether or not both of the two inverter circuits are prohibited based on the state, the vehicle traveling state acquisition means, and the vehicle traveling state acquisition means, Both of the two inverter circuits were prohibited from driving A vehicle traveling state determining means for determining whether the sliding down of the vehicle occurs that can be solved by a vehicle braking means the braking of the vehicle based on the result of the vehicle running state judging means.
本発明において、車両走行状態判定手段は、車両走行状態取得手段によって取得した車速の絶対値と所定値とを比較する手段であっても良いし、車両走行状態取得手段によって取得した車両の加速度と所定値とを比較する手段でも良い。また、車両停止手段は油圧ブレーキのマスタシリンダ圧力指令値を上昇させて車両を減速、停止させることであっても良い。 In the present invention, the vehicle travel state determination means may be a means for comparing the absolute value of the vehicle speed acquired by the vehicle travel state acquisition means with a predetermined value, or the vehicle acceleration acquired by the vehicle travel state acquisition means A means for comparing with a predetermined value may be used. Further, the vehicle stop means may increase the master cylinder pressure command value of the hydraulic brake to decelerate and stop the vehicle.
本発明によるハイブリッド制御装置は、一方のインバータが駆動禁止となった場合でも、坂路での車両のずり下がりを防止することができるという効果を奏する。 The hybrid control device according to the present invention has an effect of preventing the vehicle from sliding down on a slope even when one of the inverters is prohibited from being driven.
以下、図1、2を参照しながら本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。図1は本発明の構成を示している。背景技術で説明したと同様のハイブリッド駆動装置1はエンジン12、動力分割機構20、第1モータジェネレータ16(発電機)、第2モータジェネレータ22(モータ)および減速ギヤ30,32等を備えている。第1モータジェネレータ16(発電機)には駆動用のインバータ回路36が接続されている。また、第2モータジェネレータ22(モータ)にも同様に駆動用のインバータ回路37が接続されている。これら二つのインバータ回路は互いに2本の電線で接続され、この接続線の中間にコンデンサ35が設けられ、これら2本の接続線に蓄電装置40からDC/DCコンバータ39を介して直流電力が供給されている。
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 shows the configuration of the present invention. The hybrid drive device 1 similar to that described in the background art includes an
インバータ回路36,37はインバータ制御回路11によって各モータジェネレータの回転数、トルクがハイブリッド制御装置10からの指令値となるように制御されている。また、各インバータ回路36、37は回路状態が正常かどうかの信号をインバータ制御回路11に出力している。そして、各インバータ回路36、37に異常が発生した場合にはインバータ制御回路11は各インバータ回路36、37に駆動禁止指令を出力し、各インバータ回路を停止状態とする。
The
インバータ制御回路11は、ハイブリッド制御装置10から各インバータ制御用の回転数、トルクなどの制御指令値信号が入力され、インバータ制御回路からは、各インバータ回路の状態が正常か、異常かを示す状態信号がハイブリッド制御装置10に出力される。
The
一方、ハイブリッド駆動装置1の出力は減速ギヤ26,30,32を介して差動装置34に伝達され、差動装置34に接続された車軸33を介して車輪58に伝達され、車両を駆動させる。車輪58にはその回転を停止させるブレーキパッドとブレーキディスクを備えるブレーキ装置57が設けられている。ブレーキ装置57は装置駆動用のマスタシリンダ52に接続され、マスタシリンダ52の油圧によってブレーキパッドをブレーキディスクに押し付けることにより車輪の制動を行い、車両の減速、停止を行うようになっている。マスタシリンダ52の駆動油圧は油圧制御装置50によって制御されており、油圧制御装置50にはハイブリッド制御装置から油圧指令信号が入力される。また、車両には車輪の回転数から車速を測定する速度検出器54が設けられ、速度検出器54からの信号は、ハイブリッド制御装置10に入力される。
On the other hand, the output of the hybrid drive device 1 is transmitted to the
ハイブリッド制御装置10はインバータ制御回路11から各インバータ回路の状態信号を取得するインバータ回路状態取得手段101とインバータ回路が双方駆動禁止状態かを判定するインバータ回路判定手段102と車両の走行状態を取得する車両走行状態取得手段103と車両の走行状態を判定する車両走行状態判定手段104と車両の制動指令を出力する車両制動手段105とを備えている。
The
次に本発明のハイブリッド制御装置の動作について、図1、2を参照しながら説明する。
(1)ハイブリッド車両が通常の走行を行っているときには、各インバータ回路36,37は正常に動作し異常信号は出力されていない。
(2)インバータ回路36,37のいずれか一方のインバータ回路が何らかの原因で故障すると、故障したインバータ回路からインバータ制御回路11に異常信号が出力される。
(3)インバータ制御回路11は異常信号を発信したインバータにインバータ駆動禁止指令を出力し、故障したインバータの動作を停止させると共に、1つのインバータが駆動禁止指令となった信号をハイブリッド制御装置10に出力する。この信号は、ハイブリッド制御装置10のインバータ回路状態取得手段101によってハイブリッド制御装置10に取得される(図2、ステップS11)。
(4)また、インバータ制御回路11は、故障していない他方のインバータにもインバータ駆動禁止指令を出力し、故障していないインバータの動作も停止させる。
(5)故障していないインバータ回路が停止すると、そのインバータ回路はインバータ駆動禁止状態信号をインバータ制御回路11に出力する。インバータ制御回路11は、他の1つのインバータが駆動禁止指令となった信号をハイブリッド制御装置10に出力し、この信号はハイブリッド制御装置10のインバータ回路状態取得手段101によってハイブリッド制御装置10に取得される(図2、ステップS11)。
(6)ハイブリッド制御装置10は、インバータ回路状態取得手段101によって取得した信号に基づいて、インバータ回路判定手段102によって、双方のインバータが駆動禁止状態であるかを判定する。(図2、ステップS12)。
(7)双方のインバータが共に駆動禁止でない場合には、再度インバータ制御回路信号を取得する(図2、ステップS21)。
(8)双方のインバータが駆動禁止状態であると判断された場合には、ハイブリッド制御装置10は、車両走行状態取得手段103によって、速度検出器54からの信号に基づいた車速の絶対値を車両の走行状態として取得する(図2、ステップS13)。
(9)ハイブリッド制御装置10は車両走行状態判定手段104によって、取得した車速の絶対値を所定の値と比較し、車速の絶対値が所定の値よりも小さい場合には車両のずり下がりが発生するものと判断して制動指令を車両制動手段105に出力し、車速の絶対値が所定の値よりも大きい場合には車両のずり下がりは発生しないものと判断し、再度車両走行状態を取得する(図2、ステップS14、S23)。
(10)制動指令によって、ハイブリッド制御装置10の車両制動手段105は車両制動のために、油圧ブレーキのマスタシリンダ52の圧力指令値を油圧制御装置50に出力する。
(11)油圧制御装置50は油圧マスタシリンダ圧力を指令値まで上昇させ、これによってブレーキ装置57を駆動して車両が減速、停止される。
Next, the operation of the hybrid control apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
(1) When the hybrid vehicle is running normally, the
(2) When one of the
(3) The
(4) The
(5) When the inverter circuit that has not failed is stopped, the inverter circuit outputs an inverter drive inhibition state signal to the
(6) Based on the signal acquired by the inverter circuit
(7) When both the inverters are not prohibited from driving, an inverter control circuit signal is acquired again (FIG. 2, step S21).
(8) When it is determined that both inverters are in the drive-inhibited state, the
(9) The
(10) In response to the braking command, the vehicle braking means 105 of the
(11) The
本発明の実施の形態では、車両走行状態取得手段103によって速度検出器54からの信号に基づいた車速の絶対値を車両の走行状態として取得することによって、車両走行状態判定手段104において車両のずり下がりが生じるか否かを判断し、車両の制動を行うこととしたが、車両に取り付けた加速度センサを用いて加速度がマイナスになることによって、坂路でのずり下がりを検出して、車両を停止するようにしても良い。
In the embodiment of the present invention, the vehicle running
このように、本発明によるハイブリッド制御装置は、一方のインバータが駆動禁止となった場合でも、坂路での車両のずり下がりを防止することができるという効果を奏する。 As described above, the hybrid control device according to the present invention has an effect of preventing the vehicle from sliding down on a slope even when one of the inverters is prohibited from driving.
1 ハイブリッド駆動装置、10 ハイブリッド制御装置、11 インバータ制御回路、12 エンジン、14 ダンパ装置、16 第1モータジェネレータ、18 回転軸、19 出力軸、20 動力分割機構、20c キャリア、20s サンギヤ、20r リングギヤ、22 第2モータジェネレータ、24 回転軸、26,30,32 減速ギヤ、33 車軸、34 差動装置、35,38 コンデンサ、36,37 インバータ回路、39 DC/DCコンバータ、40 蓄電装置、50 油圧制御装置、52 マスタシリンダ、54 速度検出器、57 ブレーキ装置、58 車輪、101 インバータ回路状態取得手段、102 インバータ回路判定手段、103 車両走行状態取得手段、104 車両走行状態判定手段、105 車両制動手段、S10〜S23 ステップ、Vm 電圧。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hybrid drive device, 10 Hybrid control device, 11 Inverter control circuit, 12 Engine, 14 Damper device, 16 1st motor generator, 18 Rotating shaft, 19 Output shaft, 20 Power split mechanism, 20c Carrier, 20s Sun gear, 20r Ring gear, 22 Second motor generator, 24 Rotating shaft, 26, 30, 32 Reduction gear, 33 Axle, 34 Differential device, 35, 38 Condenser, 36, 37 Inverter circuit, 39 DC / DC converter, 40 Power storage device, 50 Hydraulic control Device, 52 master cylinder, 54 speed detector, 57 brake device, 58 wheel, 101 inverter circuit state acquisition means, 102 inverter circuit determination means, 103 vehicle running state acquisition means, 104 vehicle running state determination means, 105 vehicle braking means, 10~S23 step, Vm voltage.
Claims (4)
2つのモータジェネレータにそれぞれ対応して設けられる2つのインバータ回路と、
2つのインバータ回路をそれぞれ制御するインバータ制御回路と、
を備えるハイブリッド車両の走行を制御するハイブリッド制御装置であって、
各インバータ回路のそれぞれの状態を取得するインバータ回路状態取得手段と、
インバータ回路状態取得手段によって取得されたインバータ回路の状態に基づいて、2つのインバータ回路の双方が駆動禁止となっているか否かを判断するインバータ回路判定手段と、
車両走行状態取得手段と、
車両走行状態取得手段によって取得された車両走行状態において、2つのインバータ回路の双方が駆動禁止とされたことによる車両のずり下がりが生じるか否かを判定する車両走行状態判定手段と、
車両走行状態判定手段の結果に基づいて車両の制動を行う車両制動手段とを、
有することを特徴とするハイブリッド制御装置。 A power distribution mechanism that distributes power between the engine and the two motor generators;
Two inverter circuits provided corresponding to the two motor generators,
An inverter control circuit for controlling each of the two inverter circuits;
A hybrid control device for controlling the traveling of a hybrid vehicle comprising:
Inverter circuit status acquisition means for acquiring the status of each inverter circuit;
Inverter circuit determination means for determining whether or not both of the two inverter circuits are prohibited from driving based on the state of the inverter circuit acquired by the inverter circuit state acquisition means;
Vehicle running state acquisition means;
Vehicle running state determining means for determining whether or not the vehicle slips due to the drive prohibition of both of the two inverter circuits in the vehicle running state acquired by the vehicle running state acquiring unit;
Vehicle braking means for braking the vehicle based on the result of the vehicle running state determination means;
A hybrid control device comprising:
を特徴とする請求項1に記載のハイブリッド制御装置。 The vehicle running state determining means is means for comparing the absolute value of the vehicle speed acquired by the vehicle running state acquiring means with a predetermined value;
The hybrid control device according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載のハイブリッド制御装置。 The vehicle running state determining means is means for comparing the acceleration of the vehicle acquired by the vehicle running state acquiring means with a predetermined value;
The hybrid control device according to claim 1.
を特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のハイブリッド制御装置。 The vehicle stop means increases the master cylinder pressure command value of the hydraulic brake to decelerate and stop the vehicle,
The hybrid control device according to any one of claims 1 to 3, wherein
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