JP2010167959A - Hybrid vehicle and engine control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両およびエンジン制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and an engine control method.
従来のハイブリッド車においては、特許文献1に記載されているように、車両停車時におけるエネルギー損失を防止する技術として、停車中発電時のエンジントルク反力を駆動力軸上に配された油圧式ディスクブレーキの制動力に受けさせることによって、エンジントルク反力を打ち消すためのモータトルクを不要として、インバータの電気損失を無くそうとする仕組みが提案されている。 In a conventional hybrid vehicle, as described in Patent Document 1, as a technique for preventing energy loss when the vehicle is stopped, an engine torque reaction force during power generation while the vehicle is stopped is arranged on a driving force shaft. A mechanism has been proposed in which the motor torque for canceling the engine torque reaction force is unnecessary and the electric loss of the inverter is eliminated by receiving the braking force of the disc brake.
しかしながら、前記特許文献1のような従来の技術には、次のような問題がある。
即ち、停車中発電時のエンジントルク反力が駆動輪へ伝達されてしまうことを、ブレーキ制動力によって防ぐようにしているが、ブレーキ制動力は、ドライバーがブレーキペダルを踏み込む踏力によって増減するという構成になっているため、ブレーキペダルの踏力が十分ではなかった場合には、エンジントルク反力がブレーキ制動力に打ち勝ってしまい、停車中に、ドライバーの意図に反して、車両が前進してしまうという事態が発生する。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、停車中発電時に駆動輪に伝達されるエンジントルク反力を確実に打ち消すことが可能なハイブリッド車両を提供することをその目的としている。
However, the conventional technique such as Patent Document 1 has the following problems.
That is, the brake braking force prevents the engine torque reaction force during power generation while the vehicle is stopped from being transmitted to the drive wheels, but the brake braking force is increased or decreased by the depression force of the driver depressing the brake pedal. Therefore, when the pedal force of the brake pedal is not sufficient, the engine torque reaction force overcomes the brake braking force, and the vehicle moves forward against the driver's intention while the vehicle is stopped. Things happen.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can surely cancel the engine torque reaction force transmitted to the drive wheels during power generation while the vehicle is stopped.
本発明に係るハイブリッド車両およびエンジン制御方法は、ブレーキペダルの踏み込み位置に基づいて、ブレーキ保持トルクを推定し、エンジントルク反力が推定された該ブレーキ保持トルクよりも小さくなるように、エンジンの発電トルクを制御することを特徴としている。 The hybrid vehicle and the engine control method according to the present invention estimate the brake holding torque based on the depression position of the brake pedal, and generate the power of the engine so that the engine torque reaction force becomes smaller than the estimated brake holding torque. It is characterized by controlling torque.
本発明のハイブリッド車両によれば、ブレーキペダルの踏み込み位置に基づいてブレーキ保持トルクを推定し、推定されたブレーキ保持トルクよりも小さいエンジントルク反力となるように、エンジンの発電トルクを制御するように構成しているので、ブレーキ保持トルクによってエンジントルク反力を常に打ち消すことができるため、ドライバーの意図に反して、停車中に車両が前進してしまうことを抑止することができるという効果を奏することができる。 According to the hybrid vehicle of the present invention, the brake holding torque is estimated based on the depression position of the brake pedal, and the power generation torque of the engine is controlled so that the engine torque reaction force is smaller than the estimated brake holding torque. Since the engine torque reaction force can always be canceled by the brake holding torque, it is possible to prevent the vehicle from moving forward while the vehicle is stopped against the driver's intention. be able to.
以下、本発明に係るハイブリッド車両の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
(実施形態の構成例)
まず、本発明に係るハイブリッド車両の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、本発明に係るハイブリッド車両の構成例を示す概念図であり、ハイブリッド車両の制御機構のシステム構成例を示している。図1に示すように、本実施形態におけるハイブリッド車両は、エンジン1とモータ2と発電機3とを、キャリア、リングギヤ、サンギヤからなる遊星歯車機構4を介して連結し、かつ、モータ2の駆動軸にはモータギヤ比を変速する有段変速機5が配置されている。また、タイヤ(駆動輪)8の駆動軸には例えば油圧制御式のディスクブレーキからなるブレーキ7が備えられており、ファイナルギヤ6を介して遊星歯車機構4のリングギヤ軸4aに連結されるように構成されている。
Hereinafter, embodiments of a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration example of embodiment)
First, a configuration example of a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle according to the present invention, and shows a system configuration example of a control mechanism of a hybrid vehicle. As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle according to the present embodiment connects an engine 1, a
ここで、エンジン1の回転軸は、遊星歯車機構4の構成のうち、複数(図1の場合は4個)の遊星ギヤ(リングギヤとサンギヤとの双方に噛合するギヤ)からなるキャリアに接続されている。また、モータ2の駆動軸は、有段変速機5を介して、遊星歯車機構4の構成のうち、内歯歯車のリングギヤに接続されている。そして、発電機3の回転軸は、遊星歯車機構4の構成のうち、リングギヤと同一円上に配置された外歯歯車のサンギヤに接続されている。このような構成であると、エンジン1のリングギヤ軸4aにおけるエンジントルク反力1bは、ファイナルギヤ6を介してタイヤ8の駆動軸に伝達される。
Here, the rotating shaft of the engine 1 is connected to a carrier composed of a plurality of (four in the case of FIG. 1) planetary gears (gears meshing with both the ring gear and the sun gear) in the configuration of the planetary gear mechanism 4. ing. The drive shaft of the
また、バッテリ9のSOC(State of Charge:残容量)状態に応じて、発電機3から充電エネルギーが、図示していないインバータを介してバッテリ9に供給されるように構成されている。モータ2は、バッテリ9から、インバータ10を介して電力が供給されて駆動するように構成されている。
つまり、ハイブリッド車両の走行状態があらかじめ定めたモータ駆動領域にある場合には、モータ2の駆動力が、有段変速機5を介して、リングギヤ軸4a、ファイナルギヤ6およびタイヤ8の駆動軸に伝達されるように構成されている。
Moreover, it is comprised so that charging energy may be supplied to the
That is, when the traveling state of the hybrid vehicle is in a predetermined motor drive region, the driving force of the
一般的に、モータ2の変速機構つまり有段変速機5がハイギヤに締結されている状態において、ドライバーが減速する操作を行った場合、減速中において、ハイブリッド車両があらかじめ定めた低速域(例えば、約7[Km/h]以下の速度領域)に達すると、停車状態からの再発進において、最大駆動力を確保することを可能とするために、車両停止前に、有段変速機5をローギヤに再締結する。
Generally, when the driver performs an operation of decelerating in a state where the speed change mechanism of the
この時、モータ2では、減速エネルギーを回生するために発生していた回生トルクを0[Nm]に落として、有段変速機5のギヤの変速を行い、ローギヤに再締結した後においても、駆動力の変化を回避するために、回生トルクの復帰を行わないように制御される。したがって、この間の減速エネルギーは、ブレーキ7の熱エネルギーとして放出されることになる。
At this time, the
本発明に係るハイブリッド車両のエンジン制御方法においては、バッテリ9のSOC(残容量)状態に応じて、エンジン1が発電機3による発電を行うための発電トルク1aを停車中において発生し、遊星歯車機構4のリングギヤ軸4aにエンジントルク反力1bが発生している場合であっても、停車中の変速条件であるモータトルクTm=0[Nm]を満足させることが可能になるように、エンジンの出力トルクを制御している。
ここで、車両停車時に、バッテリ9のSOC(残容量)が低下して、エンジン1による発電が行われて、発電機3から充電エネルギーをバッテリ9に供給している状態にあった場合には、遊星歯車機構4の特性によって、エンジントルクの一部がエンジントルク反力1bとしてリングギヤ軸4aに伝わってくる。
In the engine control method for a hybrid vehicle according to the present invention, the engine 1 generates a power generation torque 1a for generating power by the generator 3 according to the SOC (remaining capacity) state of the
Here, when the vehicle is stopped, the SOC (remaining capacity) of the
リングギヤ軸4aへのエンジントルク反力1bがタイヤ8の駆動軸に伝達されないようにするためには、有段変速機5の減速機構を介してリングギヤ軸4aに接続されているモータ2によって、当該エンジントルク反力1bを打ち消すトルクを発生して、当該エンジントルク反力1bがタイヤ8の駆動軸に伝達されることを防止するか、あるいは、当該エンジントルク反力1bのうち、ドライバーのブレーキペダル踏力により発生するブレーキ7のブレーキ制動力が打ち消すことができる範囲を超える分を、モータ2のトルクに分担させることによって、当該エンジントルク反力1bがタイヤ8の駆動軸に伝達されることを防止するという対策も考えられる。
In order to prevent the engine torque reaction force 1b from being transmitted to the ring gear shaft 4a from being transmitted to the drive shaft of the
しかしながら、このような対策では、停車中の変速条件であるモータトルクTm=0[Nm]を満足させることができなくなり、有段変速機5をローギヤ状態に変速することができず、停車中であった車両を発進させる際に発進には適さないモータギヤ比に締結されたままになる場合が発生してしまい、発進駆動力がドライバーの意図を下回ってしまうことがあるという問題を解消することができない。
However, with such a measure, it becomes impossible to satisfy the motor torque Tm = 0 [Nm], which is the speed change condition during stopping, and the
これに対して、本実施形態においては、車両停車時には、ブレーキペダルの踏み込み位置に基づいてブレーキ保持トルクを推定し、その推定されたブレーキ保持トルクよりも小さいエンジントルク反力1bとなるように、つまり、図1に示すように、ブレーキ7のブレーキ保持トルクのみを利用してエンジントルク反力1bを完全に打ち消すことが可能になるように、エンジンの出力トルク(発電用トルク)を制御することによって、前述のように、モータトルクTm=0[Nm]の停車中の変速条件を常に維持するように制御している。 On the other hand, in this embodiment, when the vehicle is stopped, the brake holding torque is estimated based on the depression position of the brake pedal, and the engine torque reaction force 1b is smaller than the estimated brake holding torque. That is, as shown in FIG. 1, the engine output torque (power generation torque) is controlled so that only the brake holding torque of the brake 7 can be used to completely cancel the engine torque reaction force 1b. Thus, as described above, control is performed so as to always maintain the speed change condition during the stop of the motor torque Tm = 0 [Nm].
したがって、停車する際には、モータトルクTm=0[Nm]の状態に常に設定させることによって、停車中のハイブリッド車両の再発進時に適するモータギヤ比に有段変速機5を変速することが可能となり、ドライバーの意図に反して、停車中のハイブリッド車両が動いてしまうことを完全に防止することができることのみならず、発進駆動力がドライバーの意図を下回ってしまうという問題が生じることも回避することができる。
Therefore, by always setting the motor torque Tm = 0 [Nm] when the vehicle is stopped, the
ここで、本実施形態のハイブリッド車両の制御動作について、図2に示すフローチャートを用いて説明する。
図2は、本発明に係るハイブリッド車両の制御動作の一例を説明するためのフローチャートであり、本発明に係るエンジン制御方法の一例を示している。
図2のフローチャートにおいて、まず、次の3つの条件、すなわち、車両停車状態の有無、バッテリ9の残容量の低下に伴う充電要求の有無、ブレーキペダルスイッチのON/OFFを判定して、下記の条件が満たされているか否かを判定する(ステップS1)。
(1)車速VSP≒0[Km/h](車両は停車状態にある)であること
(2)バッテリ9の残容量低下による充電要求がYES(充電要求がある)であること
(3)ブレーキペダルSWがON(ブレーキ7が踏み込まれている)であること
前述の3つの条件が満たされていた場合には、モータトルクTmを0[Nm]に設定するための制御ルーチンに移行する。一方、満たされていない場合は、現状の状態を継続する。
Here, the control operation of the hybrid vehicle of the present embodiment will be described using the flowchart shown in FIG.
FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the control operation of the hybrid vehicle according to the present invention, and shows an example of the engine control method according to the present invention.
In the flowchart of FIG. 2, first, the following three conditions are determined: whether or not the vehicle is in a stopped state, whether or not there is a charging request accompanying a decrease in the remaining capacity of the
(1) The vehicle speed VSP≈0 [Km / h] (the vehicle is in a stopped state) (2) The charging request due to a decrease in the remaining capacity of the
モータトルクTmを0[Nm]にするための制御ルーチンに移行すると、まず、モータトルクTmを0[Nm]に設定して、有段変速機5のギヤを切り替えるギヤ切り替え要求がドライバーの操作によって入力されているか否かを確認する(ステップS2)。ギヤ切り替え要求が入力されていない場合は(ステップS2のno)、通常ルーチンへ復帰する。
When the control routine for setting the motor torque Tm to 0 [Nm] is entered, first, the motor torque Tm is set to 0 [Nm], and a gear switching request for switching the gear of the
一方、モータトルクTmを0[Nm]に設定して、有段変速機5のギヤを切り替えるギヤ切り替え要求が入力されている場合は(ステップS2のyes)、次のステップS3へ移行する。なお、当該ギヤ切り替え要求は、ドライバーがモータ2の有段変速機5をローギヤ状態から他のギヤ状態に変速する際に自動的に入力される。
次に、ドライバーによるブレーキペダルの踏力つまりブレーキペダルの踏み込み位置を測定して、例えば油圧制御式のディスクブレーキからなるブレーキ7のブレーキ制動力を推定し、エンジントルク反力1bを完全に打ち消すことが可能になる制動力を示すブレーキ保持トルクTbrとして設定する(ステップS3)。
On the other hand, when the motor torque Tm is set to 0 [Nm] and a gear switching request for switching the gear of the stepped
Next, it is possible to measure the depression force of the brake pedal by the driver, that is, the depression position of the brake pedal, to estimate the braking force of the brake 7 composed of, for example, a hydraulically controlled disc brake, and to completely cancel the engine torque reaction force 1b. The brake holding torque Tbr indicating the braking force that can be set is set (step S3).
ここで、ハイブリッド車両に搭載されているブレーキ油圧増圧ポンプ等により増圧することができるブレーキ油圧や、それに伴うブレーキペダルへの反力等も考慮して、ブレーキ保持トルクTbrとして設定するブレーキ制動力は、図3のマップ(MAP)に示すようなブレーキ踏力(ブレーキペダル踏み込み位置)と制動力増量可能割合との関係を用いて設定される。つまり、ブレーキ保持トルクTbrは、ブレーキペダルを踏み込んだドライバーの要求制動力に対して、エンジントルク反力1b打ち消し分としてあらかじめ定めた一定の増量割合(例えば10&程度)をさらに増量したブレーキ制動力として、すなわち、ドライバーの要求制動力とエンジントルク反力1b打ち消し用の制動トルクとを合計したブレーキ制動力として、設定される。 Here, the brake braking force that is set as the brake holding torque Tbr in consideration of the brake hydraulic pressure that can be increased by a brake hydraulic pressure booster pump or the like mounted on the hybrid vehicle, and the reaction force to the brake pedal that accompanies the brake hydraulic pressure. Is set using the relationship between the brake depression force (brake pedal depression position) and the braking force increase possible ratio as shown in the map (MAP) of FIG. In other words, the brake holding torque Tbr is a brake braking force obtained by further increasing a predetermined increase rate (for example, about 10 &) that is predetermined as the amount of cancellation of the engine torque reaction force 1b with respect to the required braking force of the driver who has depressed the brake pedal. That is, the brake braking force is set as the sum of the driver's required braking force and the braking torque for canceling the engine torque reaction force 1b.
図3は、ドライバーのブレーキ踏力(ブレーキペダルの踏み込み位置)と制動力増量可能割合との関係の一例を示すマップ(MAP)を示しており、ブレーキ保持トルクTbrを決定するためのブレーキ保持トルクTbr決定用マップの一例を示している。図3に示すように、油圧制御式のディスクブレーキの場合、ブレーキ踏力は、略、ブレーキ7の油圧(Pr_br)に相当しており、該ブレーキ踏力すなわち油圧(Pr_br)に略比例して、ブレーキ制動力を増圧することが可能な制動力増量可能割合の上限値が決定される。 FIG. 3 shows a map (MAP) showing an example of the relationship between the driver's brake pedal force (depressed position of the brake pedal) and the braking force increase possible ratio, and the brake holding torque Tbr for determining the brake holding torque Tbr. An example of the determination map is shown. As shown in FIG. 3, in the case of a hydraulically controlled disc brake, the brake pedal force substantially corresponds to the hydraulic pressure (Pr_br) of the brake 7, and is approximately proportional to the brake pedal force, that is, the hydraulic pressure (Pr_br). The upper limit value of the braking force increase possible ratio capable of increasing the braking force is determined.
図3に示すようなブレーキ踏力と制動力増量可能割合との対応関係を、ブレーキ保持トルクTbr決定用マップとして、あらかじめ登録しておくことにより、図3のようなブレーキ保持トルク決定用マップを参照して、該ブレーキペダル踏み込み位置に対応する制動力増量可能割合の範囲のうち、あらかじめ定めた一定の増量割合だけ、エンジントルク反力1b打ち消し用の制動トルクとして、ドライバーのブレーキペダル踏み込み位置から推定される要求制動力に対してさらに増圧することによって、ブレーキ保持トルクTbrを決定することができる。 The correspondence relationship between the brake pedal force and the braking force increase possible ratio as shown in FIG. 3 is registered in advance as a brake holding torque Tbr determination map, so that the brake holding torque determination map as shown in FIG. 3 is referred to. Then, within a range of the braking force increase possible ratio corresponding to the brake pedal depression position, a predetermined constant increase ratio is estimated from the brake pedal depression position of the driver as a braking torque for canceling the engine torque reaction force 1b. The brake holding torque Tbr can be determined by further increasing the pressure against the required braking force.
ここで、本実施形態においては、ブレーキペダル踏み込み位置に対応する制動力増量可能割合の上限値は、ブレーキペダル踏み込み位置から推定される要求制動力の10%程度と想定しており、エンジントルク反力1b打ち消し分としてあらかじめ定めた一定の増加割合は、前述のように、ブレーキペダル踏み込み位置から推定される要求制動力に対して、該上限値に該当する10%に設定している。 Here, in the present embodiment, it is assumed that the upper limit of the braking force increase possible ratio corresponding to the brake pedal depression position is about 10% of the required braking force estimated from the brake pedal depression position, and the engine torque reaction As described above, the constant increase rate determined in advance as the force 1b canceling amount is set to 10% corresponding to the upper limit value with respect to the required braking force estimated from the brake pedal depression position.
次に、ブレーキ保持トルクTbrによる制動力によって、エンジン1が発生するエンジントルク反力1bがタイヤ8の駆動軸に伝達することを抑止することが可能な上限のエンジントルクを、許容エンジントルクTe_capaとして算出して設定する(ステップS4)。すなわち、ステップS3において設定したブレーキ保持トルクTbrを基にして、次のようにして、エンジン1から出力することが許容される上限値である許容エンジントルクTe_capaを算出する。
Next, an upper limit engine torque that can prevent the engine torque reaction force 1b generated by the engine 1 from being transmitted to the drive shaft of the
つまり、ステップS3において設定したブレーキ保持トルクTbr以下にエンジン1からのエンジントルク反力1bを抑えるように制御するためには、該ブレーキ保持トルクTbrによってエンジン1が発生することが許容されるエンジントルクの上限値が制限される。
したがって、エンジントルク反力1bがブレーキ7の制動トルクつまりブレーキ保持トルクTbrを上回らない上限値を、次の式(1)に基づいて、エンジントルクに換算することによって、エンジン1が発生することが許容されるエンジントルクの最大値Te_capaとして決定することができる。
Te_capa=Tbr/ファイナルギヤ比/(1+ρ)/ρ …(1)
ただし、ρ = リングギヤの歯数/サンギヤの歯数
That is, in order to control the engine torque reaction force 1b from the engine 1 to be equal to or less than the brake holding torque Tbr set in step S3, the engine torque that is allowed to be generated by the engine 1 by the brake holding torque Tbr. The upper limit of is limited.
Therefore, the engine 1 may be generated by converting the upper limit value at which the engine torque reaction force 1b does not exceed the braking torque of the brake 7, that is, the brake holding torque Tbr, into the engine torque based on the following equation (1). The maximum allowable engine torque Te_capa can be determined.
Te_capa = Tbr / final gear ratio / (1 + ρ) / ρ (1)
Where ρ = number of teeth of ring gear / number of teeth of sun gear
次に、図4の要求エンジントルク設定用マップ(MAP)に示すように、バッテリ9の要求充電エネルギーによって決まる充電要求等出力線Pchと高効率動作を行う出力エネルギーを与える高効率出力線Poとに基づいて、エンジン1の要求出力エネルギーPeを求めて設定する(ステップS5)。つまり、充電要求等出力線Pchと高効率出力線Poとの交点Peを求めて、要求出力エネルギーPeとして設定する。
さらに、図4の要求エンジントルク設定用マップに示すように、要求出力エネルギーPeを出力するためのエンジン1の要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとを求めて設定する(ステップS6)。
Next, as shown in the required engine torque setting map (MAP) in FIG. 4, the charging request output line Pch determined by the required charging energy of the
Further, as shown in the required engine torque setting map of FIG. 4, the required engine torque Te and the required engine speed Ne of the engine 1 for outputting the required output energy Pe are obtained and set (step S6).
なお、図4は、本発明に係るハイブリッド車両におけるエンジントルクとエンジン回転数との関係の一例を示すマップであり、エンジン1の要求出力エネルギーPeに相当する要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとの対応関係を示す要求エンジントルク設定用マップの一例を示している。図4に示すような要求エンジントルク設定用マップをあらかじめ登録しておくことにより、ステップS5、ステップS6において、バッテリ9の要求充電エネルギーに相当するエンジン1の要求出力エネルギーPeを満足させるためのエンジン1の要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとを容易に算出することができる。
FIG. 4 is a map showing an example of the relationship between the engine torque and the engine speed in the hybrid vehicle according to the present invention, and the required engine torque Te and the required engine speed Ne corresponding to the required output energy Pe of the engine 1. Shows an example of a required engine torque setting map showing the corresponding relationship. An engine for satisfying the required output energy Pe of the engine 1 corresponding to the required charging energy of the
ここで、バッテリ9の要求充電エネルギーによって決まる要求エンジントルクTeは、ステップS4において算出した許容エンジントルクTe_capa以下に収まるようにする。
つまり、ステップS6において求めた要求エンジントルクTeと許容エンジントルクTe_capaとを比較して(ステップS7)、要求エンジントルクTeが、許容エンジントルクTe_capa以下であった場合は(ステップS7のyes)、要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとを、エンジン1に設定すべき目標エンジントルクTm(発電トルク1a)と目標エンジン回転数Nmとするエンジン1への指令を許可する。
Here, the required engine torque Te determined by the required charging energy of the
That is, the required engine torque Te obtained in step S6 is compared with the allowable engine torque Te_capa (step S7). If the required engine torque Te is equal to or smaller than the allowable engine torque Te_capa (yes in step S7), the request A command to the engine 1 to allow the engine torque Te and the required engine speed Ne to be set to the target engine torque Tm (power generation torque 1a) and the target engine speed Nm to be set in the engine 1 is permitted.
一方、図4に例示しているように、要求エンジントルクTeが、許容エンジントルクTe_capaを超えていた場合は(ステップS7のno)、次のステップS8へ移行する。
要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capaを超えていた場合には、まず、許容エンジントルクTe_capaをエンジン1への補正エンジントルクTe_hoseiとして設定する。さらに、バッテリ9の要求充電エネルギーを満たすために、図4に示すように、充電要求等出力線Pch上を、要求出力エネルギーPeから、許容エンジントルクTe_capaとの交点となる補正出力エネルギーPe_hoseiの位置に移動して、設定した補正エンジントルクTe_hoseiを基にして、エンジン1の回転数を増加させた回転数を、補正エンジン回転数Ne_hoseiとして決定する(ステップS8)。
On the other hand, as illustrated in FIG. 4, when the requested engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa (no in step S7), the process proceeds to the next step S8.
When the requested engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa, first, the allowable engine torque Te_capa is set as a corrected engine torque Te_hosei for the engine 1. Furthermore, in order to satisfy the required charging energy of the
つまり、補正エンジントルクTe_hoseiと補正エンジン回転数Ne_hoseiとは、次の式(2)、式(3)によってそれぞれ決定されることになる。
補正エンジントルクTe_hosei=許容エンジントルクTe_capa
…(2)
補正エンジン回転数Ne_hosei
=要求充電エネルギー/補正エンジントルクTe_hosei
/2π*6000*10
…(3)
しかる後、補正エンジントルクTe_hosei(つまり許容エンジントルクTe_capa)と算出した補正エンジン回転数Ne_hoseiとを、エンジン1に設定すべき目標エンジントルクTm(補正後の発電トルク1a)と目標エンジン回転数Nmとするエンジン1への指令を許可する。
That is, the corrected engine torque Te_hosei and the corrected engine speed Ne_hosei are determined by the following equations (2) and (3), respectively.
Correction engine torque Te_hosei = allowable engine torque Te_capa
... (2)
Correction engine speed Ne_hosei
= Required charging energy / corrected engine torque Te_hosei
/ 2π * 6000 * 10
... (3)
Thereafter, the corrected engine torque Te_hosei (that is, the allowable engine torque Te_capa) and the calculated corrected engine speed Ne_hosei are set to the target engine torque Tm (corrected power generation torque 1a) and the target engine speed Nm to be set in the engine 1. The command to the engine 1 to perform is permitted.
要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capaを超えている場合、つまり、バッテリ9の要求充電エネルギーに相当するエンジン1の発電トルク1aによるエンジントルク反力1bが、ブレーキ7におけるブレーキ保持トルクTbrを超えている場合には、発電トルク1aを、補正エンジントルクTe_hoseiすなわち許容エンジントルクTe_capaまで低下させた発電トルク1aに制限するものの、要求エンジン回転数Neよりも増加させた補正エンジン回転数Ne_hoseiによって、エンジン1が回転することになり、遊星歯車機構4を介して駆動される発電機3の回転数も増加することになるので、発電量を増加させることができ、バッテリ9に対して、要求通りの要求充電エネルギーを供給することができる。したがって、発電機3の発電要求が大きくなっても、要求に応じた発電量を供給しつつ、エンジン1の発電トルク1aによるエンジントルク反力1bが、ブレーキ保持トルクTbrを超えてしまうことを確実に防止することができ、停車中の車両は、ドライバーの意図に反して動き出すことがなく、停車させ続けることができる。
When the required engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa, that is, the engine torque reaction force 1b due to the power generation torque 1a of the engine 1 corresponding to the required charging energy of the
以上の各ステップの処理を経て、エンジン1へ目標とするトルクと回転数との指令が完了したら、モータ2を制御するインバータ10のスイッチング動作を停止して、モータトルクTmを0[Nm]に設定し(ステップS10)、しかる後、モータ2の駆動軸に接続されている有段変速機5のギヤを、停車車両が再発進する際に適するモータギヤ比に設定する(ステップS11)。
After completing the above steps, when the command of the target torque and the number of revolutions to the engine 1 is completed, the switching operation of the
以上のような制御を行うことにより、車両停車中に、エンジン1のエンジントルク反力1bがリングギヤ軸4aに伝達されている状態において、モータ2のモータトルクTmを0[Nm]に設定して、モータ2からのエンジントルク反力1bの打ち消し用トルクをゼロにしても、ブレーキ7のブレーキ制動力とエンジントルクとの制御により、ドライバーの意図通りに、車両を停車させ続けることが可能となる。
By performing the control as described above, the motor torque Tm of the
さらに、車両停車時には、バッテリ9の充電の有無によらず、常に、モータ2のモータトルクを0[Nm]に設定しているので、モータ2の駆動軸に有段変速機5が接続されているようなハイブリッド車両であっても、有段変速機5のギヤの変速が可能となり、車両発進時に発進に適さないモータギヤ比に入ったままの状態になることを避けることができる。
さらに、かくのごとき制御により、減速時に、有段変速機5がハイギヤに締結されたままの状態で、車両の停車直前(例えば、約7[Km/h]以下になる)まで減速エネルギーを回収し続けることが可能となり、而して、従来技術に比し、約5%のエネルギー回収率の増加を得ることができる。
Further, when the vehicle is stopped, the motor torque of the
Furthermore, by such a control, the deceleration energy is recovered until the vehicle stops (for example, about 7 [Km / h] or less) while the stepped
以上のように、バッテリ9のSOC(残容量)の低下時の要求充電パワーに応じて、エンジン1の要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとが決定されるが、本実施形態においては、そのまま、エンジン1に指令として出力するのではなく、まず、要求エンジントルクTeを、ブレーキ保持トルクTbrに基づいて算出された許容エンジントルクTe_capa(つまりブレーキ保持トルクTbrによってタイヤ(駆動輪)8へのエンジントルク反力1bの伝達を抑止することが可能な上限のエンジントルク)と比較する動作を行う。
As described above, the required engine torque Te and the required engine speed Ne of the engine 1 are determined according to the required charging power when the SOC (remaining capacity) of the
比較結果として、要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capa以下の場合は、要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとを、目標エンジントルクTm(発電トルク1a)と目標エンジン回転数Nmとしてエンジン1に指令した後、モータトルクTmを0[Nm]に設定する制御を行う。
一方、要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capaを上回る場合は、許容エンジントルクTe_capaを基にして補正を行い、補正エンジントルクTe_hoseiと補正エンジン回転数Ne_hoseiとを算出して、算出した補正エンジントルクTe_hoseiと補正エンジン回転数Ne_hoseiとを、目標エンジントルクTm(補正後の発電トルク1a)と目標エンジン回転数Nmとしてエンジン1に指令した後、モータトルクTmを0[Nm]に設定する制御を行う。
As a comparison result, when the required engine torque Te is equal to or less than the allowable engine torque Te_capa, the required engine torque Te and the required engine speed Ne are set to the engine 1 as the target engine torque Tm (power generation torque 1a) and the target engine speed Nm. After commanding, control is performed to set the motor torque Tm to 0 [Nm].
On the other hand, when the required engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa, correction is performed based on the allowable engine torque Te_capa, the corrected engine torque Te_hosei and the corrected engine speed Ne_hosei are calculated, and the calculated corrected engine torque Te_hosei is calculated. And the corrected engine speed Ne_hosei are commanded to the engine 1 as the target engine torque Tm (corrected power generation torque 1a) and the target engine speed Nm, and then the motor torque Tm is set to 0 [Nm].
図5は、本発明に係るハイブリッド車両のエンジン制御方法による遊星歯車機構4の回転動作の一例を示す共線図であり、遊星歯車機構4を構成するキャリア(エンジン1の回転軸が接続される複数の遊星ギヤ)、リングギヤ(モータ2の駆動軸が接続されるギヤ)、サンギヤ(発電機3の回転軸が接続されるギヤ)それぞれの回転数とトルクとの力学的な関係を示している。なお、図5の共線図において、バッテリ9の要求充電エネルギーを供給するためのエンジン1に対する要求エンジントルクTeにおけるエンジントルク反力1bとブレーキ7の踏力(ブレーキペダルの踏み込み位置)より推定されるブレーキ保持トルクTbrとの比較結果として、{エンジントルク反力1b>ブレーキ保持トルクTbr}の関係にある場合における、エンジン1の発電トルク1aの補正前の状態を破線で示し、補正後の状態を太線で示している。つまり、補正前の状態として{エンジントルク反力1b>ブレーキ保持トルクTbr}の関係にあった場合を破線で示し、{エンジントルク反力1b≦ブレーキ保持トルクTbr}の関係になった場合を太線で示している。
FIG. 5 is a collinear diagram showing an example of the rotation operation of the planetary gear mechanism 4 according to the engine control method of the hybrid vehicle according to the present invention. The carrier constituting the planetary gear mechanism 4 (to which the rotation shaft of the engine 1 is connected). A plurality of planetary gears), a ring gear (a gear to which the drive shaft of the
図5の共線図に示すように、要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capaを超えている場合(つまり{エンジントルク反力1b>ブレーキ保持トルクTbr}の場合)には、前述したように、要求エンジントルクTeを許容エンジントルクTe_capaと等しい補正エンジントルクTe_hoseiに切り替えて、目標エンジントルクTm(発電トルク1a)とするとともに、それに応じて、要求エンジン回転数Neを要求充電エネルギーに基づく所要の回転数だけ増加させた補正エンジン回転数Ne_hoseiに切り替えて、目標エンジン回転数Nmとして、それぞれ、エンジン1に対して指令してくる。 As shown in the nomogram of FIG. 5, when the required engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa (that is, {engine torque reaction force 1b> brake holding torque Tbr}), as described above, The required engine torque Te is switched to the corrected engine torque Te_hosei equal to the allowable engine torque Te_capa to obtain the target engine torque Tm (power generation torque 1a), and the required engine speed Ne is accordingly set based on the required charging energy. By switching to the corrected engine speed Ne_hosei increased by the number, the engine 1 is instructed as the target engine speed Nm.
したがって、該エンジン1の回転軸に接続されているキャリアは、図5に示すように、破線上の要求回転数Neの位置から、矢印に示すように、太線上の補正回転数Ne_hoseiの位置に変更されて、増加した回転数で回転することになる。
また、要求エンジントルクTeにおいては許容エンジントルクTe_capaを超えている場合(つまり{エンジントルク反力1b>ブレーキ保持トルクTbr}の場合)であっても、太線に示すように、{エンジントルク反力1b≦ブレーキ保持トルクTbr}の関係を維持するように、エンジン1の出力エネルギーを制御しているので、ブレーキ保持トルクTbrによって、エンジントルク反力1bを確実に打ち消すことが可能であり、而して、モータ2からはエンジントルク反力1bを打ち消すための打ち消しトルクを出力する必要はなく、モータ2の回転数をゼロに制御することができるので、図5に示すように、モータ2の駆動軸に有段変速機5を介して接続されているリングギヤの回転数もゼロである。
Therefore, the carrier connected to the rotation shaft of the engine 1 moves from the position of the required rotation speed Ne on the broken line to the position of the corrected rotation speed Ne_hosei on the thick line as shown by the arrow as shown in FIG. It will change and it will rotate at the increased rotation speed.
Even when the required engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa (that is, {engine torque reaction force 1b> brake holding torque Tbr}), as indicated by the thick line, {engine torque reaction force Since the output energy of the engine 1 is controlled so as to maintain the relationship of 1b ≦ brake holding torque Tbr}, the engine torque reaction force 1b can be surely canceled by the brake holding torque Tbr. Thus, it is not necessary to output a canceling torque for canceling the engine torque reaction force 1b from the
また、発電機3については、要求エンジントルクTeが許容エンジントルクTe_capaを超えている場合(つまり{エンジントルク反力1b>ブレーキ保持トルクTbr}の場合)には、それに応じて、エンジン1の出力エネルギーが制御されて、発電機3に対する発電トルク1aを制限するように補正しているので、要求発電エネルギーを出力するために、発電機3の回転数は、エンジン1の補正エンジン回転数Ne_hoseiに応じて、要求発電機回転数よりも上昇させるように補正されることになる。 As for the generator 3, when the required engine torque Te exceeds the allowable engine torque Te_capa (that is, {engine torque reaction force 1b> brake holding torque Tbr}), the output of the engine 1 is accordingly changed. Since the energy is controlled and corrected so as to limit the power generation torque 1a for the generator 3, the rotational speed of the generator 3 is set to the corrected engine rotational speed Ne_hosei of the engine 1 in order to output the required power generation energy. Accordingly, the correction is made so as to increase the required generator speed.
したがって、該発電機3の回転軸に接続されているサンギヤの回転数も、図5に示すように、破線上の要求回転数の位置から、矢印に示すように、太線上の補正回転数の位置に変更されて、増加した回転数で回転することになる。
かくのごとき制御を行うことによって、従来技術においては、エンジン1からのエンジントルク反力1bがブレーキの制動トルクを上回る場合には、モータにも、エンジントルク反力1bを打ち消すための打ち消しトルクを発生させることが必要であったが、本実施形態においては、ブレーキ保持トルクTbrを超えるエンジントルク反力1bが発生しないように制御することができるので、車両停車時にモータ2のモータトルクTmを常に0[Nm]に設定しても、停車中の車輌が、ドライバーの意図に反して前進してしまうことを完全に抑止することができる。
Therefore, the rotational speed of the sun gear connected to the rotating shaft of the generator 3 is also the same as the corrected rotational speed on the thick line as shown by the arrow from the position of the required rotational speed on the broken line as shown in FIG. The position is changed and the rotation speed is increased.
By performing such control, in the prior art, when the engine torque reaction force 1b from the engine 1 exceeds the braking torque of the brake, the motor is also provided with a cancellation torque for canceling the engine torque reaction force 1b. In the present embodiment, the engine torque reaction force 1b exceeding the brake holding torque Tbr can be controlled so that the motor torque Tm of the
さらに、目標エンジントルクTmと目標エンジン回転数Nmとして、要求エンジントルクTeと要求エンジン回転数Neとをエンジン1に指令した後、あるいは、補正エンジントルクTe_hoseiと補正エンジン回転数Ne_hoseiとをエンジン1に指令した後、モータ2を制御するインバータ10のスイッチング動作を停止させて、モータトルクを0[Nm]にするので、モータ2の直下に有段変速機5を有するハイブリッド車両においても、車両停車時においてバッテリ9が充電動作中であるか否かによらず、有段ギヤの変速を行うことができる。
ここで、本実施の形態では、ステップS3においてブレーキ保持トルクを推定する処理によってブレーキ保持トルク推定手段が構成され、ステップS4〜S9の処理によって発電トルク制御手段が構成される。
Further, after commanding the engine 1 with the required engine torque Te and the required engine speed Ne as the target engine torque Tm and the target engine speed Nm, or the engine 1 with the corrected engine torque Te_hosei and the corrected engine speed Ne_hosei. After the command, the switching operation of the
Here, in the present embodiment, the brake holding torque estimating means is configured by the process of estimating the brake holding torque in step S3, and the power generation torque control means is configured by the processes of steps S4 to S9.
1 エンジン
1a 発電トルク
1b エンジントルク反力
2 モータ
3 発電機
4 遊星歯車機構
4a リングギヤ軸
5 有段変速機
6 ファイナルギヤ
7 ブレーキ
8 タイヤ(駆動輪)
9 バッテリ
10 インバータ
1 Engine 1a Power generation torque 1b Engine
9
Claims (7)
ブレーキペダルの踏み込み位置に基づいてブレーキ保持トルクを推定するブレーキ保持トルク推定手段と、
前記駆動輪に伝達された前記エンジントルク反力が、推定された前記ブレーキ保持トルクよりも小さくなるように、前記発電トルクを制御する発電トルク制御手段と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両。 The driving force of the engine is transmitted to the generator and the driving wheel via the planetary gear mechanism, and the driving force of the motor is transmitted to the driving wheel via the planetary gear mechanism. When the generator is driven by the power generation torque that is the driving force output from the engine, the engine torque reaction force that is the reaction force of the power generation torque is transmitted to the driving wheel side via the planetary gear mechanism. In hybrid vehicles,
Brake holding torque estimating means for estimating the brake holding torque based on the depression position of the brake pedal;
Power generation torque control means for controlling the power generation torque so that the engine torque reaction force transmitted to the drive wheel is smaller than the estimated brake holding torque;
A hybrid vehicle characterized by comprising:
ブレーキペダルの踏み込み位置に基づいてブレーキ保持トルクを推定し、前記駆動輪に伝達された前記エンジントルク反力が、推定された前記ブレーキ保持トルクよりも小さくなるように、前記発電トルクを制御することを特徴とするエンジン制御方法。 The driving force of the engine is transmitted to the generator via the planetary gear mechanism, and the driving force of the motor is transmitted to the driving wheel via the planetary gear mechanism. The engine torque reaction force, which is the reaction force of the power generation torque, is transmitted to the drive wheel side via the planetary gear mechanism when the generator is driven by the power generation torque that is the driving force output by An engine control method for a hybrid vehicle,
Brake holding torque is estimated based on the depression position of the brake pedal, and the power generation torque is controlled so that the engine torque reaction force transmitted to the drive wheel is smaller than the estimated brake holding torque. An engine control method characterized by the above.
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