JP2009035192A - Hybrid car - Google Patents

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典彦 新野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To more efficiently achieve the reduction of the exhaust amount of exhaust gas and the improvement of fuel consumption as compared with the conventional manner. <P>SOLUTION: When an output requirement is equal to or smaller than the minimum torque of an engine, the torque is output by using the engine, and when the output requirement is larger than the minimum torque of the engine, and smaller than the maximum torque of a motor, the engine is set to the minimum torque, and residual torque calculated by subtracting the minimum torque of the engine from the output requirement is output by using the motor, and when the output requirement is larger than the minimum torque of the engine, and is equal to or larger than the maximum torque of the motor, the motor is set to the maximum torque, and the residual torque calculated by subtracting the maximum torque of the motor from the output requirement is output by using the engine. Also, the set value of the maximum torque of the motor is changed according to the charging amount of the battery which supplies a power source to the motor. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンと電動機とを動力源として備えた自動車に利用する。特に、エンジンと電動機との分担比率の制御に関する。   The present invention is used in an automobile equipped with an engine and an electric motor as power sources. In particular, it relates to control of the sharing ratio between the engine and the electric motor.

地球温暖化防止のための二酸化炭素排出量の削減が声高に叫ばれる中で、自動車においても排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を図ることができるハイブリッド自動車が広く普及しつつある。   In the midst of crying out for the reduction of carbon dioxide emissions to prevent global warming, hybrid vehicles capable of reducing exhaust gas emissions and improving fuel efficiency are also becoming widespread in automobiles.

ハイブリッド自動車では、発車時のように、大きなトルクを必要とする状況下においてはエンジンを用いずに電動機を用いることにより、排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を図っている。   In a hybrid vehicle, an electric motor is used instead of an engine in a situation where a large torque is required, such as at the time of departure, thereby reducing exhaust gas emissions and improving fuel consumption.

ハイブリッド自動車は、乗用車の分野だけでなく、トラックやバスなどの大型商用車の分野でも普及しつつある（例えば、非特許文献１参照）。このような大型商用車は、排気ガスの排出量が多く、また、トラックであれば荷物の積み下ろし、バスであれば乗客の乗降を行うために、頻繁に停車および発車を繰り返すので、ハイブリッド化はきわめて有用である。   Hybrid vehicles are spreading not only in the field of passenger cars but also in the field of large commercial vehicles such as trucks and buses (see, for example, Non-Patent Document 1). Such a large commercial vehicle has a large amount of exhaust gas emission, and it is frequently stopped and departed in order to load and unload luggage if it is a truck and passengers to get on and off if it is a bus. Very useful.

山口公一 他著、“「日野デュトロハイブリッド」の開発”、日野技報Ｎｏ．５８、２００７年５月３１日、ｐ．３４−４２Koichi Yamaguchi et al., “Development of“ Hino Dutro Hybrid ”, Hino Technical Report No. 58, May 31, 2007, p. 34-42

従来のハイブリッド自動車は、エンジンを電動機がアシストしている。これによれば、発車時などのように、エンジンの回転速度が小さく、エンジンの稼働効率が低い状況下において電動機がエンジンを助けるといった運用形態になり、エンジンの回転速度が大きい状況下であればエンジンにより走行し、その間、エンジンの動力を利用して電動機に電源を供給するバッテリに充電を行う。   In a conventional hybrid vehicle, an electric motor assists the engine. According to this, the operation mode is such that the motor helps the engine in a situation where the engine rotational speed is low and the engine operating efficiency is low, such as at the time of departure, and if the engine speed is high The battery is driven by the engine, and the battery that supplies power to the motor is charged using the power of the engine.

このときに、従来は、バッテリの充電量が充分であっても、エンジンの回転速度が所定値よりも大きい状況下であればエンジンを利用し続ける。   At this time, conventionally, even if the amount of charge of the battery is sufficient, the engine is continuously used if the engine speed is greater than a predetermined value.

しかしながら、ハイブリッド自動車の本来の目的である排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を効率良く達成するためには、バッテリの充電量が充分であるときには電動機を主体として動力を発生させることが望ましい。   However, in order to efficiently achieve the reduction of exhaust gas emissions and the improvement of fuel efficiency, which are the original objectives of a hybrid vehicle, it is desirable to generate power mainly by an electric motor when the amount of charge of the battery is sufficient. .

本発明は、このような課題を解決するために行われたものであって、エンジンが電動機をアシストすることにより排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を従来よりも効率良く実現することができるハイブリッド自動車を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such problems, and the engine assists the electric motor to achieve a reduction in exhaust gas emissions and an improvement in fuel efficiency more efficiently than in the past. An object is to provide a hybrid vehicle that can be used.

本発明は、エンジンと電動機とを動力源として備え、アクセル操作により行われる出力要求に応じ、前記エンジンまたは前記電動機のいずれか一方または前記エンジンと前記電動機とを併用して前記出力要求を満たす出力を行う手段を備えたハイブリッド自動車である。   The present invention includes an engine and an electric motor as a power source, and according to an output request made by an accelerator operation, an output satisfying the output request by using either the engine or the electric motor or using the engine and the electric motor together It is a hybrid car provided with a means for performing.

ここで、本発明の特徴とするところは、前記出力要求が前記エンジンの最小トルク以下のときには、前記エンジンを用いて出力し、前記出力要求が前記エンジンの最小トルクよりも大きく、前記電動機の最大トルクよりも小さいときには、前記エンジンを最小トルクとし、前記出力要求から前記エンジンの最小トルクを差し引いた残りのトルクを前記電動機を用いて出力し、前記出力要求が前記エンジンの最小トルクよりも大きく、前記電動機の最大トルク以上のときには、前記電動機を最大トルクとし、前記出力要求から前記電動機の最大トルクを差し引いた残りのトルクを前記エンジンを用いて出力する手段を備えたところにある。   Here, a feature of the present invention is that when the output request is less than or equal to the minimum torque of the engine, the engine is used to output, and the output request is greater than the minimum torque of the engine, When the torque is smaller than the torque, the engine is set to the minimum torque, the remaining torque obtained by subtracting the minimum torque of the engine from the output request is output using the electric motor, and the output request is larger than the minimum torque of the engine. When the motor has a maximum torque or more, there is provided means for setting the motor to the maximum torque and outputting the remaining torque obtained by subtracting the maximum torque of the motor from the output request using the engine.

これによれば、電動機をエンジンによってアシストすることができるため、排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を従来よりも効率良く実現することができる。   According to this, since the electric motor can be assisted by the engine, reduction of exhaust gas emission and improvement of fuel consumption can be realized more efficiently than before.

また、前記電動機の最大トルクの設定値を前記電動機に電源を供給するバッテリの充電量に応じて変更する手段を備えることが望ましい。これによれば、バッテリの充電が不十分なときと、バッテリの充電量が充分であるときとで最大トルクの設定値を変更することができるため、バッテリの充電量に応じて電動機の最大トルクが変化する場合でもこれに対応することができる。   Moreover, it is desirable to provide means for changing the set value of the maximum torque of the electric motor according to the charge amount of the battery that supplies power to the electric motor. According to this, since the set value of the maximum torque can be changed between when the battery is insufficiently charged and when the amount of charge of the battery is sufficient, the maximum torque of the electric motor according to the amount of charge of the battery This can be dealt with even when changes occur.

本発明によれば、エンジンが電動機をアシストすることにより排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を従来よりも効率良く実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, reduction of the exhaust gas emission amount and improvement of a fuel consumption can be implement | achieved more efficiently than before, when an engine assists an electric motor.

本発明の実施例のハイブリッド自動車を図１から図５を参照して説明する。図１は本実施例のハイブリッド自動車のブロック構成図である。   A hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of the hybrid vehicle of this embodiment.

本実施例は、図１に示すように、エンジン１と電動機２とを動力源として備え、アクセル操作により行われる出力要求に応じ、エンジン１または電動機２のいずれか一方またはエンジン１と電動機２とを併用して前記出力要求を満たす出力を行うハイブリッド制御部４を備えたハイブリッド自動車である。   As shown in FIG. 1, this embodiment includes an engine 1 and an electric motor 2 as power sources, and according to an output request made by an accelerator operation, either the engine 1 or the electric motor 2 or the engine 1 and the electric motor 2 Is a hybrid vehicle equipped with a hybrid control unit 4 that performs output satisfying the output request.

運転者によるアクセル操作量をアクセル操作センサ５が検出し、アクセル操作量情報としてハイブリッド制御部４に伝達する。ハイブリッド制御部４は、アクセル操作センサ５からのアクセル操作量情報に基づき出力要求を認識する。   The accelerator operation amount by the driver is detected by the accelerator operation sensor 5 and transmitted to the hybrid control unit 4 as accelerator operation amount information. The hybrid control unit 4 recognizes the output request based on the accelerator operation amount information from the accelerator operation sensor 5.

ここで、特徴とするところは、ハイブリッド制御部４は、前記出力要求がエンジン１の最小トルク以下のときには、エンジン１を用いて出力し、前記出力要求がエンジン１の最小トルクよりも大きく、電動機２の最大トルクよりも小さいときには、エンジン１を最小トルクとし、前記出力要求からエンジン１の最小トルクを差し引いた残りのトルクを電動機２を用いて出力し、前記出力要求がエンジン１の最小トルクよりも大きく、電動機２の最大トルク以上のときには、電動機２を最大トルクとし、前記出力要求から電動機２の最大トルクを差し引いた残りのトルクをエンジン１を用いて出力するところにある。   Here, the feature is that when the output request is equal to or less than the minimum torque of the engine 1, the hybrid control unit 4 outputs using the engine 1, and the output request is larger than the minimum torque of the engine 1. When the torque is smaller than the maximum torque of 2, the engine 1 is set to the minimum torque, the remaining torque obtained by subtracting the minimum torque of the engine 1 from the output request is output using the electric motor 2, and the output request is less than the minimum torque of the engine 1. If the motor 2 is greater than or equal to the maximum torque, the motor 2 is set to the maximum torque, and the remaining torque obtained by subtracting the maximum torque of the motor 2 from the output request is output using the engine 1.

また、ハイブリッド制御部４は、電動機２の最大トルクの設定値を電動機２に電源を供給するバッテリ３の充電量に応じて変更する。バッテリ３に対してはエンジン１が出力を行っている間に電動機２を発電機として利用して充電が行われる。バッテリ制御部１０は、バッテリ３の充電の管理を行い、充電量をハイブリッド制御部４に通知する。   Further, the hybrid control unit 4 changes the set value of the maximum torque of the electric motor 2 according to the charge amount of the battery 3 that supplies power to the electric motor 2. The battery 3 is charged using the electric motor 2 as a generator while the engine 1 is outputting. The battery control unit 10 manages the charging of the battery 3 and notifies the hybrid control unit 4 of the amount of charge.

なお、図中のクラッチ７、トランスミッション８、インバータ９の役割および動作については周知であるとして説明は省略する。   Note that the roles and operations of the clutch 7, the transmission 8, and the inverter 9 in the drawing are well known and will not be described.

エンジン１はエンジン制御部６によって制御されており、ハイブリッド制御部４とエンジン制御部６とは協働して動作するが、ハイブリッド制御に関してはハイブリッド制御部４が主導するので、以下ではハイブリッド制御部４について説明を行う。   The engine 1 is controlled by the engine control unit 6, and the hybrid control unit 4 and the engine control unit 6 operate in cooperation. However, since the hybrid control unit 4 leads the hybrid control, the hybrid control unit will be described below. 4 will be described.

次に、ハイブリッド制御部４の制御手順を図２のフローチャートを参照して説明する。また、アシスト係数ｋの設定ルールを図３を参照して説明する。ハイブリッド制御部４は、図２に示すように、アクセル操作センサ５からのアクセル操作量情報に基づき出力要求を監視する（Ｓ１）。出力要求に相当するトルクＴreqとエンジン最小トルクＴＥminとを比較し（Ｓ２）、
Ｔreq≦ＴＥmin
ならば、エンジントルクＴｅをトルクＴreqとし、電動機トルクＴｍは“０（停止状態）”とする（Ｓ６）。また、
Ｔreq＞ＴＥmin
ならば、まず、アシスト係数（ｋ＝０〜１）の設定を行った上で（Ｓ３）、出力要求に相当するトルクＴreqと電動機最大トルクＴａ＊ｋとを比較し（Ｓ４）、
Ｔreq≧Ｔａ＊ｋ
ならば、エンジントルクＴｅを
Ｔｅ＝Ｔreq−Ｔａ＊ｋ
とし、電動機トルクＴｍを電動機最大トルクＴａ＊ｋとする（Ｓ７）。また、
Ｔreq＜Ｔａ＊ｋ
ならば、エンジントルクＴｅをエンジン最小トルクＴＥminとし、電動機トルクＴｍを
Ｔｍ＝Ｔreq−ＴＥmin
とする（Ｓ５）。 Next, the control procedure of the hybrid control unit 4 will be described with reference to the flowchart of FIG. Further, a rule for setting the assist coefficient k will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the hybrid control unit 4 monitors the output request based on the accelerator operation amount information from the accelerator operation sensor 5 (S1). The torque T req corresponding to the output request is compared with the engine minimum torque TE min (S2),
T req ≦ TE min
Then, the engine torque Te is set as the torque T req , and the motor torque Tm is set as “0 (stop state)” (S6). Also,
T req > TE min
First, after setting the assist coefficient (k = 0 to 1) (S3), the torque T req corresponding to the output request is compared with the motor maximum torque Ta * k (S4),
T req ≧ Ta * k
Then, the engine torque Te is set to Te = T req −Ta * k
And the motor torque Tm is set to the motor maximum torque Ta * k (S7). Also,
T req <Ta * k
Then, the engine torque Te is set to the engine minimum torque TE min , and the motor torque Tm is set to Tm = T req −TE min
(S5).

図３は横軸に充電状態をとり、縦軸にアシスト係数ｋをとったグラフであるが、アシスト係数ｋは、図３に示すように、バッテリ３の充電量が少ないとき（例えば、約２０％）には“０”とし、充電量が多くなったとき（例えば、約８０％）を“１”として設定する。   FIG. 3 is a graph in which the horizontal axis indicates the state of charge, and the vertical axis indicates the assist coefficient k. As shown in FIG. 3, the assist coefficient k is when the charge amount of the battery 3 is small (for example, about 20 %) Is set to “0”, and when the amount of charge increases (for example, about 80%), “1” is set.

次に、本発明による効果を図４および図５を参照して説明する。図４は本実施例におけるエンジン回転速度とトルクとの関係を示す図であり、図５は従来技術におけるエンジン回転速度とトルクとの関係を示す図である。   Next, the effect by this invention is demonstrated with reference to FIG. 4 and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between engine rotation speed and torque in this embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship between engine rotation speed and torque in the prior art.

図４に示すように、本実施例のハイブリッド自動車では、エンジン回転速度の広い領域において、電動機２を利用していることがわかる。これに対し、図５に示すように、従来技術のハイブリッド自動車では、エンジン回転速度の小さい領域においてのみ電動機２を利用し、それ以外の領域ではエンジン１のみに頼っていることがわかる。   As shown in FIG. 4, in the hybrid vehicle of the present embodiment, it can be seen that the electric motor 2 is used in a region where the engine rotation speed is wide. On the other hand, as shown in FIG. 5, it can be seen that the conventional hybrid vehicle uses the electric motor 2 only in a region where the engine rotational speed is low and relies only on the engine 1 in other regions.

例えば、トルクＴreq♯３は、図４では、
Ｔreq♯３＝Ｔｅ＋Ｔａ＊ｋ
であり、エンジントルクＴｅと電動機最大トルクＴａ＊ｋとを併用しているのに対し、図５では、エンジントルクＴｅのみに頼っている。 For example, the torque T req # 3 is
T req # 3 = Te + Ta * k
In contrast, the engine torque Te and the electric motor maximum torque Ta * k are used together, whereas in FIG. 5, only the engine torque Te is relied upon.

したがって、従来技術では、エンジン１を電動機２がアシストしているのに対し、本発明では、電動機２をエンジン１がアシストしていることがわかる。これにより、排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を従来よりも効率良く実現することができる。   Therefore, in the prior art, the motor 2 assists the engine 1, whereas in the present invention, it can be seen that the engine 1 assists the motor 2. Thereby, reduction of exhaust gas emission amount and improvement of fuel efficiency can be realized more efficiently than before.

本発明によれば、排気ガスの排出量の削減および燃費の向上を従来よりも効率良く実現することができるので、地球温暖化防止のための二酸化炭素排出量の削減およびガソリン等の資源の有効利用に資することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce exhaust gas emissions and improve fuel efficiency more efficiently than before. Therefore, it is possible to reduce carbon dioxide emissions to prevent global warming and effectively use resources such as gasoline. It can contribute to use.

本実施例のハイブリッド自動車のブロック構成図。The block block diagram of the hybrid vehicle of a present Example. 本実施例のハイブリッド制御部の制御手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the control procedure of the hybrid control part of a present Example. アシスト係数ｋの設定ルールを説明するための図。The figure for demonstrating the setting rule of the assist coefficient k. 本実施例におけるエンジン回転速度とトルクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine rotational speed and torque in a present Example. 従来技術におけるエンジン回転速度とトルクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between the engine rotational speed and torque in a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン
２ 電動機
３ バッテリ
４ ハイブリッド制御部
５ アクセル操作センサ
６ エンジン制御部
７ クラッチ
８ トランスミッション
９ インバータ
１０ バッテリ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Electric motor 3 Battery 4 Hybrid control part 5 Accelerator operation sensor 6 Engine control part 7 Clutch 8 Transmission 9 Inverter 10 Battery control part

Claims (2)

エンジンと電動機とを動力源として備え、
アクセル操作により行われる出力要求に応じ、前記エンジンまたは前記電動機のいずれか一方または前記エンジンと前記電動機とを併用して前記出力要求を満たす出力を行う手段を備えたハイブリッド自動車において、
前記出力要求が前記エンジンの最小トルク以下のときには、前記エンジンを用いて出力し、
前記出力要求が前記エンジンの最小トルクよりも大きく、前記電動機の最大トルクよりも小さいときには、前記エンジンを最小トルクとし、前記出力要求から前記エンジンの最小トルクを差し引いた残りのトルクを前記電動機を用いて出力し、
前記出力要求が前記エンジンの最小トルクよりも大きく、前記電動機の最大トルク以上のときには、前記電動機を最大トルクとし、前記出力要求から前記電動機の最大トルクを差し引いた残りのトルクを前記エンジンを用いて出力する
手段を備えたことを特徴とするハイブリッド自動車。 Equipped with an engine and electric motor as power sources,
In response to an output request made by an accelerator operation, in any one of the engine and the electric motor, or a hybrid vehicle including means for performing an output that satisfies the output request by using the engine and the electric motor together,
When the output request is less than the minimum torque of the engine, output using the engine,
When the output request is larger than the minimum torque of the engine and smaller than the maximum torque of the electric motor, the engine is set to the minimum torque, and the remaining torque obtained by subtracting the minimum torque of the engine from the output request is used for the electric motor. Output,
When the output request is greater than the minimum torque of the engine and greater than or equal to the maximum torque of the electric motor, the electric motor is set to the maximum torque, and the remaining torque obtained by subtracting the maximum torque of the electric motor from the output request is calculated using the engine. A hybrid vehicle comprising a means for outputting. 前記電動機の最大トルクの設定値を前記電動機に電源を供給するバッテリの充電量に応じて変更する手段を備えた請求項１記載のハイブリッド自動車。   The hybrid vehicle according to claim 1, further comprising means for changing a set value of the maximum torque of the electric motor according to a charge amount of a battery that supplies power to the electric motor.
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