JP2009023496A - Regenerative control device and hybrid car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機による回生制動力によって車両に制動を与える回生制御装置に関する。本発明は、ハイブリッド自動車での回生トルク制御に利用するが、リターダなど発電機を制動に利用するその他の車両の制動装置での回生トルク制御にも利用することができる。 The present invention relates to a regenerative control device that applies braking to a vehicle by a regenerative braking force by a generator. The present invention is used for regenerative torque control in a hybrid vehicle, but can also be used for regenerative torque control in other vehicle braking devices that use a generator such as a retarder for braking.
ハイブリッド自動車は、内燃機関と電動発電機とを備え、運転者のアクセル制御、ブレーキ制御に対応して、電動発電機を電動機として用いて走行をアシストし、また発電機として用いてその発電によって制動装置として用いる。この電動発電機を発電機として用いるモードを回生モードといい、回生されたエネルギを電気に変換しバッテリに蓄える。この回生された電気エネルギを電動発電機を電動機として走行アシストに用いることでエネルギを有効利用でき、燃費の改善、排気ガスの低減などの効果を奏するため、ハイブリッド自動車は広く普及しつつある。 The hybrid vehicle includes an internal combustion engine and a motor generator, and assists driving by using the motor generator as an electric motor in response to driver's accelerator control and brake control. Used as a device. A mode in which this motor generator is used as a generator is called a regeneration mode, and the regenerated energy is converted into electricity and stored in a battery. Since the regenerated electric energy is used for driving assistance using a motor generator as a motor, energy can be effectively used, and effects such as improvement of fuel consumption and reduction of exhaust gas can be obtained. Therefore, hybrid vehicles are becoming widespread.
例えば、下り坂を走行するとき、運転者がアクセルペダルを解放すると、自動的に回生モードとなり、電動発電機は発電機として動作して回生トルクにより、車両に制動力が発生する。 For example, when driving on a downhill, when the driver releases the accelerator pedal, the regenerative mode is automatically entered, and the motor generator operates as a generator and a braking force is generated in the vehicle by the regenerative torque.
このとき、従来の回生制御では、回生によってエンジンが低回転域に達しそれ以上回生をし続けるとさらに低速になってエンジンストップが発生する限界に至るため、回生トルクは自動的に絞られる制御が行われる。この結果、回生トルクが低下し、制動力が減少するため、エンジンの回転速度が上昇する。するとエンジンの回転速度が上昇することにより、もとに戻り、回生トルクが増加するという制御を繰り返すことになる。 At this time, in the conventional regenerative control, if the engine reaches a low rotation range due to regenerative operation and continues to regenerate further, the speed is further reduced to reach the limit where engine stop occurs. Done. As a result, the regenerative torque decreases and the braking force decreases, so that the engine speed increases. Then, when the rotational speed of the engine increases, the control returns to the original and the regenerative torque increases.
電動発電機による回生トルクには電動発電機の発電能力やアイドリング回転速度以下にはエンジン回転速度を低下できない等の理由から、エンジン回転速度と回生トルクとの関係には回生トルク限界(回生トルクリミットという)が設けられている。 The regenerative torque generated by the motor generator is not limited to the regenerative torque limit (regenerative torque limit) because the engine rotation speed cannot be reduced below the power generation capacity of the motor generator or the idling rotation speed. Called).
この回生トルク限界に達したときは、回生トルクを絞る(弱くする)制御が行われるので、その結果、エンジン回転速度が上昇し、また回生トルクが強化され、エンジン回転速度が低下して、回生トルク限界に突き当たるという上述の制御を繰り返す。 When this regenerative torque limit is reached, control is performed to reduce (weaken) the regenerative torque. As a result, the engine speed increases, the regenerative torque is strengthened, the engine speed decreases, and the regenerative torque is reduced. The above-described control of hitting the torque limit is repeated.
このような回生トルク制御が行われることにより、時間軸でみると、波状のエンジン回転速度の変動が発生し、ドライバビリティが悪化する。 By performing such regenerative torque control, when viewed on the time axis, wavy fluctuations in engine rotation speed occur, and drivability deteriorates.
この従来の回生制御における回生トルクとエンジン回転速度の関係を示すのが図3(b)であり、それを時間軸で表すと図4(b)のようになる。 FIG. 3B shows the relationship between the regenerative torque and the engine rotation speed in the conventional regenerative control, and FIG. 4B shows this on the time axis.
本発明はこのような回生トルクとエンジン回転速度との波状的な変動によるドライバビリティの悪化を改良することを目的とする。本発明は、ハイブリッド自動車が坂道をアイドリング状態で走行する場合には、そのアイドリング状態を安定化し、波状のエンジン回転速度、ひいては車速の波状変動が生じないハイブリッド自動車を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to improve the deterioration of drivability due to such wavy fluctuations between the regenerative torque and the engine rotation speed. An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that stabilizes the idling state when the hybrid vehicle runs on a slope in an idling state and does not cause a wavy engine rotation speed, and thus a wavy fluctuation in the vehicle speed.
本発明は、車両が坂道を下り走行するときに、アクセルペダルが解放され、回生制動が行われ、回生トルクが回生限界に達して回生トルクが絞られたときに、エンジン回転速度の増加に対応して回生トルクが増加しないように抑止し、回生トルクを一定になるように制御する。 The present invention responds to an increase in engine speed when the accelerator pedal is released, regenerative braking is performed, and the regenerative torque reaches the regenerative limit and the regenerative torque is reduced when the vehicle travels down a hill. Thus, the regenerative torque is suppressed from increasing, and the regenerative torque is controlled to be constant.
これにより、エンジン回転速度が一時的に増加しても、回生トルクが一定になるように制御されることで、エンジン回転速度は下り勾配に応じた回生トルクと釣り合う値に収束するので、波状のエンジン回転速度の変動は生じない。 As a result, even if the engine rotation speed temporarily increases, the regenerative torque is controlled to be constant, so that the engine rotation speed converges to a value that balances the regenerative torque according to the downward gradient. The engine speed does not fluctuate.
なお、ハイブリッド自動車ではなく、回生トルクによりエンジン回転速度が低下する制動を行うリターダによって制動制御を行う場合も同様であり、リターダによる制動トルクを一定にすることで、エンジン回転速度あるいは車速は下り勾配に応じた回生トルクと釣り合う値に収束して波状の変動が発生することを抑止することができる。 The same applies to the case where the braking control is performed not by the hybrid vehicle but by a retarder that performs braking in which the engine rotational speed decreases due to the regenerative torque. It is possible to suppress the occurrence of wavy fluctuations by converging to a value that balances with the regenerative torque according to.
すなわち、本発明は、車軸に直結された発電機を作動させることにより制動力を発生する回生制御装置において、発電機の回生トルクにより内燃機関の回転速度が低下し、車軸の回転速度が所定の回転速度限界に達すると、発電機の回生トルクの増加を抑止する制御手段を備えたことを特徴とする。 That is, according to the present invention, in a regenerative control device that generates a braking force by operating a generator directly connected to an axle, the rotational speed of the internal combustion engine is reduced by the regenerative torque of the generator, and the rotational speed of the axle is predetermined. When the rotational speed limit is reached, control means for suppressing an increase in the regenerative torque of the generator is provided.
また、本発明は、内燃機関と、この内燃機関に直結された電動発電機と、アクセルペダルの操作量を入力情報として前記電動発電機を発電機として動作させて制動制御を行う制御手段を備えたハイブリッド自動車において、前記制御手段は、アクセルペダルが解放され前記電動発電機の回生トルクにより前記内燃機関の回転速度が低下して所定の回転速度限界に達した場合に、前記電動発電機による回生トルク増加を抑制する手段を備えたことを特徴とする。 The present invention also includes an internal combustion engine, a motor generator directly connected to the internal combustion engine, and control means for performing braking control by operating the motor generator as a generator with the operation amount of an accelerator pedal as input information. In the hybrid vehicle, the control means may be configured to regenerate by the motor generator when the accelerator pedal is released and the rotation speed of the internal combustion engine decreases due to the regeneration torque of the motor generator and reaches a predetermined rotation speed limit. A means for suppressing an increase in torque is provided.
なお、前記所定の回転速度限界は、内燃機関のアイドリング回転速度であることができる。 The predetermined rotational speed limit may be an idling rotational speed of the internal combustion engine.
本発明では、回生トルクが自動的に絞られたときに、一時的にエンジン回転速度が上昇しても、すぐに一定の回転速度に収束して波状のエンジン回転速度の変動はなくなるので、ドライバビリティが改善される。特に、ハイブリッド自動車のように電動発電機が大きな回生トルクを発生するものでは、波状のエンジン回転速度の変動がなくなることによる運転者に与える不快感の解消は大きい。 In the present invention, when the regenerative torque is automatically throttled, even if the engine rotational speed temporarily increases, it immediately converges to a constant rotational speed and there is no fluctuation in the wavy engine rotational speed. The ability is improved. In particular, in the case where the motor generator generates a large regenerative torque such as a hybrid vehicle, the discomfort given to the driver due to the fact that the fluctuation of the wavy engine rotation speed is eliminated is great.
図面を用いて本発明実施例について説明する。図1は本発明実施例の内燃機関を含むハイブリッド動力装置のブロック構成図である。エンジン1は車両の主動力機関であり、この例ではディーゼル機関である。このエンジン1の出力軸には、電動発電機2の回転軸の一端が固定的に連結されている。この電動発電機2の回転軸の他端にはクラッチ3を介して変速機5の入力軸が連結される。変速機5の出力軸は図外で差動歯車を介して駆動車軸に連結される。電動発電機2は交流回転機であり、固定子電気巻線にはインバータ4からの三相交流が供給される。この三相交流により回転機の回転軸まわりに回転磁界が発生される。放電時には、インバータ4は電池9から直流電流が供給され、充電時にはインバータ4から電池9に充電される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a hybrid power unit including an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The
インバータ4は、ハイブリッド制御回路(HV−ECU)10により制御される。ハイブリッド制御回路10はインタフェース回路11を介して、ギヤ位置センサ6、回転センサ7、車速センサ8、アクセルセンサ13、電流検出手段17、充電量検出手段16等のセンサからの信号を入力して、インバータ4の制御を行う。
The inverter 4 is controlled by a hybrid control circuit (HV-ECU) 10. The
インバータ4から、電動発電機2に供給される三相交流の位相回転速度(すなわち周波数)は、ハイブリッド制御回路10により制御される。この三相交流の位相回転速度が電動発電機2の機械的な回転速度より大きくなると、電動発電機2は電動機として作用し、エンジン1の出力回転軸に補助的な回転加速度を与える。この三相交流の位相回転速度が電動発電機2の機械的な回転速度より小さくなると、電動発電機2は発電機として作用し、クラッチ3および変速機5を介してこの車両の駆動車軸(図外)に対して制動力を発生する。電動発電機2が発電機として作用しているときには、車両の制動装置として動作しその発生した電力は、インバータ4により直流電流に変換されて電池9を充電する。この電池9から供給される電流はインバータ4を介して電動発電機2を駆動し、制動力により発生したエネルギは、車両の駆動動力として回生され、エネルギの有効利用が可能となる。
The phase rotation speed (that is, the frequency) of the three-phase AC supplied from the inverter 4 to the
ここで、本発明の特徴とするところは、下り坂などを走行してアクセルペダルが解放され、回生モードになったとき、回生トルクがエンジン1の低回転トルク限界になったときは、回生トルクが増加しないように制御するところにある。
Here, the feature of the present invention is that when the accelerator pedal is released by running downhill or the like and the regenerative mode is set, and the regenerative torque reaches the low rotation torque limit of the
以下この電動発電機2の回生トルクが増加することを抑制する制御をアイドル安定化制御という。
Hereinafter, the control that suppresses the increase in the regenerative torque of the
図3および図4の図面を参照してアイドル安定化制御を説明する。 The idle stabilization control will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図3に示すように、エンジンの回転速度と電動発電機の回生トルクには、a−b−cの線で表された回生トルクリミットが設定されている。この限界の枠内で、エンジン回転速度および負荷に応じた回生トルクが演算されて、電動発電機2が演算された回生トルクの発電を行うように、インバータ4から交流周波数が与えられる。この回生トルクリミット線b−cより左側に至るとエンジン回転速度がアイドリング回転速度以下に低下することになるので、これ以下では、回生トルクによりエンジン回転速度が低下しないように回生の限界が設定されている。
As shown in FIG. 3, a regenerative torque limit represented by a line abc is set for the engine speed and the regenerative torque of the motor generator. Within this limit frame, the regenerative torque according to the engine speed and load is calculated, and the AC frequency is applied from the inverter 4 so that the
ここで、図3(a)のA点から開始された回生によって、エンジン回転速度が低下し、b−cで表されたリミット線に突き当たったとき、本実施例では、B点の方向、すなわち、回生トルクを一定とするように制御する。この制御はハイブリッド制御回路10が、エンジン回転速度が増加しても回生トルクを一定となるようにインバータ4が電動発電機2に与える交流周波数を制御することを意味する。このとき、回生トルクが一定に絞られるため、エンジン回転速度は上昇する。しかし、所定時間後には、エンジン回転速度は下り勾配の回生トルクと釣り合う値に収束する。この様子を図4(a)に示す。
Here, when the engine speed decreases due to regeneration started from point A in FIG. 3A and hits the limit line represented by bc, in this embodiment, the direction of point B, that is, The regenerative torque is controlled to be constant. This control means that the
従来は、図3(b)に表されるように、ループ状に回生トルクとエンジン回転速度とは変動するため、図4(b)に示されるように、エンジン回転速度が波状に変動していた。これが図4(a)のように、回生トルクがリミット線に突き当たると、エンジン回転速度はいったんは増加するが、回生トルクは、坂道の下り勾配に応じた大きさであり、この回生トルクと釣り合う値にエンジン回転速度は収束する。これによりエンジン回転速度が波状に変動する現象がなくなり、ドライバビリティの悪化が生じない。 Conventionally, as shown in FIG. 3 (b), the regenerative torque and the engine rotation speed fluctuate in a loop shape, so that the engine rotation speed fluctuates in a wave shape as shown in FIG. 4 (b). It was. As shown in FIG. 4 (a), when the regenerative torque hits the limit line, the engine rotation speed once increases, but the regenerative torque has a magnitude corresponding to the descending slope of the slope and is balanced with this regenerative torque. The engine speed converges to the value. As a result, the phenomenon that the engine rotational speed fluctuates in a wavy manner is eliminated, and the drivability does not deteriorate.
また、図3(a)のように、回生開始時の回生トルクがCであった場合、破線に示すようにb−cのリミット線に突き当たると、そこで回生トルクを一定にして回生トルクの増加を抑止しない制御が行われるので、エンジン回転速度はDにいたって、その速度で安定する。 Further, as shown in FIG. 3A, when the regenerative torque at the start of regeneration is C, when it hits the limit line b-c as shown by the broken line, the regenerative torque is increased at that point and the regenerative torque is increased. Therefore, the engine rotation speed reaches D and stabilizes at that speed.
図2のフローチャートを参照して説明する。図2は、本発明実施例による回生制御の一例をフローチャートとして示したものである。 This will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of regenerative control according to the embodiment of the present invention.
アクセルペダルが解放されて回生制動制御が開始されると、そのときの車速、負荷に応じた回生トルクが演算される(S1,S2)。演算された回生トルクが低回転トルクリミットより小さいとき(b−c線より左側になるとき)は、アイドル安定化制御の必要はないと判断する。回生トルクがb−c線より右側になるとき、アイドル安定化制御有りとする(S4)。ここでアイドル安定化制御有りの場合、トルク増加抑制リミット解除があるかを判断して、抑制リミット解除がない場合に、トルク増加を抑制する制御を開始する(S6,S7)。そして、回生トルクがトルク増加抑制リミットに等しくなるまで、その制御を続ける(S8〜S10)。演算された回生トルクが低回転トルクリミットより小さく、アイドル安定化制御の必要がない場合には、回生トルクはリミット線上を回生トルクが低下していき、最終的には、車両の停止により回生制御が終了する(S11)。 When the accelerator pedal is released and regenerative braking control is started, a regenerative torque corresponding to the vehicle speed and load at that time is calculated (S1, S2). When the calculated regenerative torque is smaller than the low rotational torque limit (when it is on the left side of the line bc), it is determined that the idle stabilization control is not necessary. When the regenerative torque is on the right side of the line bc, it is determined that there is idle stabilization control (S4). Here, when there is idle stabilization control, it is determined whether there is a torque increase suppression limit release, and when there is no suppression limit release, control to suppress the torque increase is started (S6, S7). The control is continued until the regenerative torque becomes equal to the torque increase suppression limit (S8 to S10). When the calculated regenerative torque is smaller than the low rotation torque limit and there is no need for idling stabilization control, the regenerative torque decreases on the limit line, and finally the regenerative control is performed by stopping the vehicle. Is finished (S11).
なお、回生制御が行われない場合は、アイドル安定化制御はないので、アイドル安定化制御におけるトルク増加抑制リミット制御を解除しておく(S12、S13)。 If regenerative control is not performed, there is no idle stabilization control, so torque increase suppression limit control in idle stabilization control is canceled (S12, S13).
1 エンジン
2 電動発電機(MG)
3 クラッチ(CL)
4 インバータ
5 変速機
6 ギヤ位置センサ
7 回転センサ
8 車速センサ
9 電池
10 ハイブリッド制御回路(HV−ECU)
11 インタフェース回路
12 アクセルペダル
13 アクセルセンサ
14 燃料噴射ポンプ
15 電子ガバナ
16 充電量検出手段
17 電流検出手段
1
3 Clutch (CL)
4
DESCRIPTION OF
Claims (3)
発電機の回生トルクにより内燃機関の回転速度が低下し、車軸の回転速度が所定の回転速度限界に達すると、発電機の回生トルクの増加を抑止する制御手段を備えた
回生制御装置。 In a regenerative control device that generates braking force by operating a generator directly connected to an axle,
A regenerative control device comprising control means for suppressing an increase in the regenerative torque of the generator when the rotational speed of the internal combustion engine decreases due to the regenerative torque of the generator and the rotational speed of the axle reaches a predetermined rotational speed limit.
前記制御手段は、アクセルペダルが解放され前記電動発電機の回生トルクにより前記内燃機関の回転速度が低下して所定の回転速度限界に達した場合に、前記電動発電機による回生トルク増加を抑制する手段を備えた
ことを特徴とするハイブリッド自動車。 In a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine, a motor generator directly connected to the internal combustion engine, and control means for operating the motor generator as a generator and performing braking control using the operation amount of an accelerator pedal as input information,
When the accelerator pedal is released and the regenerative torque of the motor generator decreases the rotational speed of the internal combustion engine to reach a predetermined rotational speed limit, the control means suppresses an increase in the regenerative torque by the motor generator. A hybrid vehicle characterized by comprising means.
Priority Applications (1)
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