JP2010179806A - Hybrid vehicle - Google Patents

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Daigo Ando
大吾 安藤
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid vehicle capable of improving energy efficiency of a vehicle. <P>SOLUTION: Power for travel when the energy efficiency of the vehicle that reduces because the efficiency of the engine becomes lower than the best efficiency as the power for travel becomes smaller when engine drive travel is performed and the energy efficiency of the vehicle that increases because loss of an electrical driving system becomes smaller as the power for travel becomes smaller when motor travel is performed are equal is set as a start/stop threshold value for starting and stopping an engine. Drive control is performed using power that becomes smaller as the voltage of the high voltage system becomes higher as a start/stop threshold value based on the characteristics of a hybrid vehicle in which the energy efficiency of the vehicle is reduced because the loss of the electrical driving system becomes larger as voltage of a high voltage system becomes higher when the engine is intermittently operated. Thereby, the energy efficiency of the vehicle can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle.

従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第1モータジェネレータと、エンジンおよび第1モータジェネレータが接続されると共に前輪側に接続されたプラネタリギヤと、前輪側に接続された第2モータジェネレータと、バッテリと、バッテリからの直流電力を昇圧して第1および第2モータジェネレータを駆動するインバータに供給する昇圧回路とを備え、車両が走行するのに必要な走行パワーが停止パワー閾値を下回ったときにエンジンの運転を停止し、走行パワーが起動パワー閾値を超えたときにエンジンを始動するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、車速が車速閾値以上のときにはエンジンの停止を禁止するものとし、この車速閾値をバッテリの状態に応じて変更することにより、バッテリの保護を図るものとしている。   Conventionally, this type of hybrid vehicle includes an engine, a first motor generator, a planetary gear connected to the front wheel side to which the engine and the first motor generator are connected, and a second motor generator connected to the front wheel side. A battery and a booster circuit that boosts DC power from the battery and supplies the booster to an inverter that drives the first and second motor generators, and the travel power required for the vehicle to travel is below the stop power threshold Sometimes, the engine is stopped and the engine is started when the running power exceeds the starting power threshold (see, for example, Patent Document 1). In this vehicle, engine stop is prohibited when the vehicle speed is equal to or higher than the vehicle speed threshold, and the battery is protected by changing the vehicle speed threshold according to the state of the battery.

特開2006−170128号公報JP 2006-170128 A

一般に、ハイブリッド自動車では、車両のエネルギ効率の向上を図ることが課題の一つとされている。したがって、上述のハイブリッド自動車では、走行に必要なパワーと比較する閾値を、エンジンの効率や電気的なロスを考慮して定めることが考えられる。すなわち、走行に必要なパワーが小さくなったときにエンジンの運転を継続して走行すると出力パワーが小さいためにエンジンを効率よく運転することができなくなり、走行に必要なパワーが大きくなったときにエンジンの運転を停止した状態で第2モータジェネレータからの動力のみによる走行を継続するとバッテリや二つのモータジェネレータなどのロスが大きくなるため、エンジンの効率や電気的なロスを考慮して車両のエネルギ効率がよくなるようにエンジンを始動したり停止したりする閾値を定めることが考えられるが、車両のエネルギ効率の更なる向上を図ることが望まれる。   In general, in a hybrid vehicle, one of the problems is to improve the energy efficiency of the vehicle. Therefore, in the above-described hybrid vehicle, it is conceivable that the threshold value to be compared with the power required for traveling is determined in consideration of engine efficiency and electrical loss. In other words, when the power required for driving is reduced, if the engine continues to run and the output power is low, the engine cannot be operated efficiently and the power required for driving increases. If the engine is stopped and the vehicle continues to run using only the power from the second motor generator, the loss of the battery and the two motor generators will increase. Although it is conceivable to set a threshold value for starting and stopping the engine so as to improve efficiency, it is desired to further improve the energy efficiency of the vehicle.

本発明のハイブリッド自動車は、ハイブリッド自動車のエネルギ効率の向上を図ることを主目的とする。   The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to improve the energy efficiency of the hybrid vehicle.

本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能なバッテリと、前記バッテリが接続された低電圧系と前記発電機および前記電動機が接続された高電圧系との間に介在して前記低電圧系の電圧に対して前記高電圧系の電圧を調整する電圧調整回路と、走行に要求される要求駆動力に対応する走行用パワーを前記エンジンから出力して前記要求駆動力により走行するエンジン運転走行を行なったときに前記走行用パワーが小さいほど前記エンジンの効率が該エンジンの最高効率よりも低くなることにより低下する車両のエネルギ効率と前記エンジンの運転を停止して前記電動機からの動力のみを用いて前記要求駆動力により走行する電動機走行を行なったときに前記走行用パワーが小さいほど前記発電機,前記電動機,前記バッテリ,前記電圧調整回路を含む電機駆動系のロスが小さくなることにより上昇する車両のエネルギ効率とが等しくなるときの前記走行用パワーを前記エンジンを始動したり停止したりする始動停止閾値として前記エンジンを間欠運転する際に、前記エンジン運転走行の最中に前記走行用パワーが前記始動停止閾値未満となったときには前記高電圧系の電圧が前記発電機および前記電動機の駆動状態に基づいて設定される目標電圧になるよう前記電圧調整回路を制御する電圧調整制御を伴って前記電動機走行が行なわれるよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御し、前記電動機走行の最中に前記走行用パワーが前記始動停止閾値以上となったときには前記電圧調整制御を伴って前記エンジン運転走行が行なわれるよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記電動機走行を行なったときに前記高電圧系の電圧が高いほど前記電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下する車両の特性に基づいて前記高電圧系の電圧が高いほど小さくなるパワーを前記始動停止閾値として用いて制御する手段である、
ことを特徴とする。
The hybrid vehicle of the present invention
A planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to three axes of an engine, a generator capable of inputting / outputting power, an output shaft of the engine, a rotating shaft of the generator, and a driving shaft connected to a driving wheel. And an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, a chargeable / dischargeable battery, a low voltage system to which the battery is connected, and a high voltage system to which the generator and the electric motor are connected A voltage adjusting circuit for adjusting the voltage of the high voltage system with respect to the voltage of the low voltage system, and a driving power corresponding to the required driving force required for traveling from the engine to output the required driving force When the engine is running, the energy efficiency of the vehicle, which decreases as the power for traveling decreases, becomes lower than the maximum efficiency of the engine, and the engine is stopped. The electric motor drive system includes the generator, the electric motor, the battery, and the voltage adjustment circuit as the traveling power decreases when the electric motor travels using only the power from the electric motor and travels with the required driving force. When the engine is intermittently operated as the start / stop threshold for starting or stopping the engine when the energy efficiency of the vehicle that rises due to the loss of the vehicle becomes equal, the engine operation is performed. The voltage adjustment circuit so that the voltage of the high voltage system becomes a target voltage set based on the driving state of the generator and the motor when the power for traveling becomes less than the start / stop threshold during traveling. The engine, the generator, and the motor are controlled so that the motor travel is performed with voltage adjustment control for controlling the motor. Control that controls the engine, the generator, and the motor so that the engine operation traveling is performed with the voltage adjustment control when the traveling power becomes equal to or greater than the start / stop threshold during the electric motor traveling. A hybrid vehicle comprising:
The control means is configured to control the high voltage system based on a characteristic of the vehicle in which the energy efficiency of the vehicle decreases due to the loss of the electric drive system increasing as the voltage of the high voltage system increases when the motor travels. Is a means for controlling by using a power that decreases as the voltage increases as the start / stop threshold,
It is characterized by that.

この本発明のハイブリッド自動車では、走行に要求される要求駆動力に対応する走行用パワーをエンジンから出力して要求駆動力により走行するエンジン運転走行を行なったときに走行用パワーが小さいほどエンジンの効率がエンジンの最高効率よりも低くなることにより低下する車両のエネルギ効率とエンジンの運転を停止して電動機からの動力のみを用いて要求駆動力により走行する電動機走行を行なったときに走行用パワーが小さいほど発電機,電動機,バッテリ,電圧調整回路を含む電機駆動系のロスが小さくなることにより上昇する車両のエネルギ効率とが等しくなるときの走行用パワーをエンジンを始動したり停止したりする始動停止閾値としてエンジンを間欠運転する際に、エンジン運転走行の最中に走行用パワーが始動停止閾値未満となったときには高電圧系の電圧が発電機および電動機の駆動状態に基づいて設定される目標電圧になるよう電圧調整回路を制御する電圧調整制御を伴って電動機走行が行なわれるようエンジンと発電機と電動機とを制御し、電動機走行の最中に走行用パワーが始動停止閾値以上となったときには電圧調整制御を伴ってエンジン運転走行が行なわれるようエンジンと発電機と電動機とを制御する。さらに、電動機走行を行なったときに高電圧系の電圧が高いほど電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下する車両の特性に基づいて高電圧系の電圧が高いほど小さくなるパワーを始動停止閾値として用いて制御する。これにより、高電圧系の電圧が高いほど電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下する車両の特性を考慮しない始動停止閾値を用いて制御するものに比して、ハイブリッド自動車のエネルギ効率の向上を図ることができる。   In the hybrid vehicle of the present invention, when the driving power corresponding to the required driving force required for driving is output from the engine and the engine driving driving is performed using the required driving force, the smaller the driving power, The vehicle energy efficiency decreases when the efficiency is lower than the maximum efficiency of the engine, and when the motor is driven with the required driving force using only the power from the motor while the operation of the engine is stopped, The smaller the power is, the smaller the loss of the electric drive system including the generator, motor, battery, and voltage regulator circuit becomes, so that the power for traveling when the energy efficiency of the rising vehicle becomes equal is started and stopped. When the engine is intermittently operated as a starting / stopping threshold value, the running power starts and stops during engine driving When the engine voltage is less than the value, the engine is operated so that the motor travels with voltage adjustment control for controlling the voltage adjustment circuit so that the voltage of the high voltage system becomes a target voltage set based on the driving state of the generator and the motor. Controls the generator and motor, and controls the engine, generator, and motor so that the engine operation traveling is performed with voltage adjustment control when the traveling power exceeds the start / stop threshold during motor traveling. . Furthermore, the higher the voltage of the high voltage system is, the higher the voltage of the high voltage system is, the higher the voltage of the high voltage system is. Control using power as a start / stop threshold. As a result, the higher the voltage of the high voltage system, the greater the loss of the electric drive system, and the lower the energy efficiency of the vehicle, the lower the energy efficiency of the vehicle. The energy efficiency can be improved.

本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. 高電圧系の電圧と走行用パワーとエンジン運転走行を行なったときのエンジン32の効率とモータ走行を行なったときの電機駆動系のロスとに基づいてエンジン32の始動停止閾値を設定する様子を説明する説明図である。A state in which the start / stop threshold value of the engine 32 is set based on the high-voltage system voltage, the driving power, the efficiency of the engine 32 when the engine is driven and the loss of the electric drive system when the motor is driven. It is explanatory drawing demonstrated. エンジン32の始動停止閾値の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of a start / stop threshold of an engine 32. FIG.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン32と、エンジン32を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット36と、エンジン32のクランクシャフト34にキャリアが接続されると共に駆動輪26a,26bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸22にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ38と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ38のサンギヤに接続されたモータ41と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸22に接続されたモータ42と、モータ41,42を駆動するためのインバータ43,44と、インバータ43,44の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ41,42を駆動制御するモータ用電子制御ユニット46と、例えば二次電池として構成されて充放電可能なバッテリ48と、インバータ43,44が接続された電力ラインとバッテリ48とに電気的に接続されてバッテリ48の直流電力を昇圧してインバータ43,44側に供給したりインバータ43,44側の直流電力を降圧してバッテリ48側に供給したりする昇圧回路49と、シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ52からのシフトポジション,アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度,ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ56からのブレーキポジション,車速センサ57からの車速を入力すると共に昇圧回路49の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する信号を出力し、エンジン用電子制御ユニット36やモータ用電子制御ユニット46と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット50と、を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, as shown in the figure, a carrier is connected to an engine 32 that uses gasoline or light oil as fuel, an engine electronic control unit 36 that drives and controls the engine 32, and a crankshaft 34 of the engine 32. And a planetary gear 38 having a ring gear connected to a drive shaft 22 connected to the drive wheels 26a and 26b via a differential gear 24, and a motor having a rotor connected to the sun gear of the planetary gear 38, for example, as a synchronous generator motor. 41, for example, a motor 42 configured as a synchronous generator motor and having a rotor connected to the drive shaft 22, inverters 43 and 44 for driving the motors 41 and 42, and switching elements (not shown) of the inverters 43 and 44 By controlling the switching, the motor 41, 2 is electrically connected to a motor electronic control unit 46 that controls the driving of the motor 2, a battery 48 that is configured as a secondary battery and can be charged and discharged, a power line to which the inverters 43 and 44 are connected, and the battery 48. A booster circuit 49 that boosts the DC power of the battery 48 and supplies it to the inverters 43 and 44 side, or steps down the DC power of the inverters 43 and 44 and supplies it to the battery 48 side, and detects the position of the shift lever. From the shift position from the shift position sensor 52, the accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 54 that detects the depression amount of the accelerator pedal, the brake position from the brake pedal position sensor 56 that detects the depression amount of the brake pedal, and the vehicle speed sensor 57 The figure of the booster circuit 49 while inputting the vehicle speed A switching element does not output a signal for switching control comprises the hybrid electronic control unit 50 for controlling the entire vehicle communicates with the engine electronic control unit 36 and a motor electronic control unit 46.

実施例のハイブリッド自動車20は、基本的には、ハイブリッド用電子制御ユニット50によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット50では、まず、アクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度と車速センサ57からの車速とに応じて走行のために駆動軸22に要求される要求トルクを設定し、要求トルクに駆動軸22の回転数(例えば、モータ42の回転数や車速に換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーを計算すると共に計算した走行用パワーからバッテリ48の充電容量の割合(SOC)に応じて得られるバッテリ48を充放電するための補正パワー(バッテリ48から放電するときが正の値)を減じてエンジン32から出力すべきパワーとしてのエンジン指令パワーを設定する。そして、エンジン指令パワーをエンジン32を始動したり停止したりするための始動停止閾値と比較し、エンジン32の運転を停止しているときにエンジン指令パワーが始動停止閾値以上となったときにはエンジン32を始動し、エンジン32を運転しているときにエンジン指令パワーが始動停止閾値未満となったときにはエンジン32の運転を停止する。エンジン32の運転を継続しているときやエンジン32を始動した後は、エンジン指令パワーを効率よくエンジン32から出力することができるエンジン32の回転数とトルクとの関係としての動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)を用いてエンジン32の目標回転数と目標トルクとを設定し、バッテリ48を充放電することができる最大電力としての入出力制限の範囲内で、エンジン32の回転数が目標回転数となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータ41から出力すべきトルクとしてのトルク指令を設定すると共に、要求トルクからモータ41をトルク指令で駆動したときにプラネタリギヤ38を介して駆動軸22に作用するトルクを減じて得られるトルクをモータ42のトルク指令として設定する。そして、設定したエンジン32の目標回転数と目標トルクとについてはエンジン用電子制御ユニット36に送信し、モータ41,42のトルク指令についてはモータ用電子制御ユニット46に送信する。目標回転数と目標トルクとを受信したエンジン用電子制御ユニット36は、目標回転数と目標トルクとによってエンジン32が運転されるようエンジン32の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを実行し、モータ41,42のトルク指令を受信したモータ用電子制御ユニット46は、モータ41,42がトルク指令で駆動されるようインバータ43,44のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、基本的には、要求トルクに対応する走行用パワーをエンジン32から出力して要求トルクにより走行すること(以下、エンジン運転走行という)ができる。一方、エンジン32の運転停止を継続しているときやエンジン32の運転を停止した後は、モータ41のトルク指令に値0を設定すると共にバッテリ48の入出力制限の範囲内で要求トルクをモータ42のトルク指令に設定し、設定したモータ41,42のトルク指令をモータ用電子制御ユニット46に送信する。モータ41,42のトルク指令を受信したモータ用電子制御ユニット46は、モータ41,42がトルク指令で駆動されるようインバータ43,44のスイッチング素子をスイッチング制御する。これにより、エンジン32の運転を停止してモータ42からの動力のみを用いて要求トルクにより走行すること(以下、モータ走行という)ができる。実施例のハイブリッド自動車20は、こうした制御により、エンジン32の間欠運転を伴ってバッテリ48の入出力制限の範囲内でバッテリを充放電しながらアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸22に出力して走行する。   The hybrid vehicle 20 of the embodiment basically travels by drive control described below that is executed by the hybrid electronic control unit 50. In the hybrid electronic control unit 50, first, a required torque required for the drive shaft 22 for traveling is set according to the accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 54 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor 57, and the required torque is set. Is multiplied by the number of revolutions of the drive shaft 22 (for example, the number of revolutions obtained by multiplying the number of revolutions of the motor 42 or the vehicle speed by a conversion factor) to calculate the traveling power required for traveling and the battery from the calculated traveling power The engine command as the power to be output from the engine 32 by subtracting the correction power (positive value when discharging from the battery 48) for charging / discharging the battery 48 obtained according to the ratio (SOC) of the charge capacity of 48 Set the power. Then, the engine command power is compared with a start / stop threshold value for starting and stopping the engine 32. When the engine command power becomes equal to or greater than the start / stop threshold value while the operation of the engine 32 is stopped, the engine 32 is stopped. When the engine command power becomes less than the start / stop threshold when the engine 32 is operating, the operation of the engine 32 is stopped. When the operation of the engine 32 is continued or after the engine 32 is started, an operation line (for example, fuel efficiency) that can output the engine command power efficiently from the engine 32 and the relationship between the rotational speed and torque of the engine 32. The target rotational speed and target torque of the engine 32 are set using the optimal operation line), and the rotational speed of the engine 32 is within the range of the input / output limit as the maximum power that can charge and discharge the battery 48. A torque command as a torque to be output from the motor 41 is set by the rotational speed feedback control so as to be a number, and when the motor 41 is driven by the torque command from the required torque, the drive shaft 22 is connected via the planetary gear 38. The torque obtained by subtracting the torque acting on is set as a torque command for the motor 42. The set target rotational speed and target torque of the engine 32 are transmitted to the engine electronic control unit 36, and torque commands for the motors 41 and 42 are transmitted to the motor electronic control unit 46. The engine electronic control unit 36 that has received the target rotational speed and the target torque executes intake air amount control, fuel injection control, ignition control, etc. of the engine 32 so that the engine 32 is operated by the target rotational speed and the target torque. The motor electronic control unit 46 that has received the torque commands of the motors 41 and 42 performs switching control of the switching elements of the inverters 43 and 44 so that the motors 41 and 42 are driven by the torque commands. Thus, basically, the traveling power corresponding to the required torque can be output from the engine 32 to travel with the required torque (hereinafter referred to as engine operation traveling). On the other hand, when the operation stop of the engine 32 is continued or after the operation of the engine 32 is stopped, a value 0 is set in the torque command of the motor 41 and the required torque is set within the range of the input / output limit of the battery 48. 42, and the set torque command for the motors 41 and 42 is transmitted to the motor electronic control unit 46. The motor electronic control unit 46 that has received the torque commands of the motors 41 and 42 performs switching control of the switching elements of the inverters 43 and 44 so that the motors 41 and 42 are driven by the torque commands. As a result, the operation of the engine 32 is stopped, and the vehicle can travel with the required torque using only the power from the motor 42 (hereinafter referred to as motor travel). With this control, the hybrid vehicle 20 according to the embodiment outputs a required torque corresponding to the accelerator opening to the drive shaft 22 while charging / discharging the battery within the input / output limit range of the battery 48 with intermittent operation of the engine 32. Then run.

エンジン32を間欠運転する際の始動停止閾値は、エンジン運転走行を行なったときに走行用パワーが小さいほどエンジン32の効率がその最高効率よりも低くなることにより低下する車両のエネルギ効率と、モータ走行を行なったときに走行用パワーが小さいほどモータ41,42,インバータ43,44,バッテリ48,昇圧回路49などからなる電機駆動系のロス(例えば、スイッチング素子のスイッチングによる損失や充放電によるロスなど)が小さくなることにより上昇する車両のエネルギ効率と、が等しくなるときの走行用パワーとして予め実験や解析などにより定められた値が基本的に用いられる。   The start / stop threshold when the engine 32 is intermittently operated is such that the energy efficiency of the vehicle decreases because the efficiency of the engine 32 becomes lower than the maximum efficiency as the traveling power decreases when the engine is operated. The smaller the driving power when the vehicle is traveling, the loss of the electric drive system composed of the motors 41 and 42, the inverters 43 and 44, the battery 48, the booster circuit 49, etc. As a driving power when the energy efficiency of the vehicle that rises as the current becomes smaller is basically equal to a value determined in advance through experimentation or analysis.

また、昇圧回路49の制御は、ハイブリッド用電子制御ユニット50によって前述の駆動制御と並列に実行される昇圧制御により行なわれる。昇圧制御では、モータ41,42の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号に基づいてモータ用電子制御ユニット46により演算されたモータ41,42のそれぞれの回転数と駆動制御によって設定されたモータ41,42のそれぞれのトルク指令とを入力し、モータ41の回転数とトルク指令とに基づいてモータ41の定格電圧の範囲内で予め定めたマップを用いて昇圧回路49よりインバータ41,42およびモータ41,42側(以下、高電圧系という)に要求する電圧を設定すると共に、モータ42の回転数とトルク指令とに基づいて同様に高電圧系に要求する電圧を設定し、設定したそれぞれの電圧のうち大きい方を高電圧系の目標電圧(例えば、300Vや500V,600Vなど)に設定する。そして、昇圧回路49よりバッテリ48側(以下、低電圧系という)の電圧(例えば200Vなど)に対して高電圧系の電圧が目標電圧になるよう昇圧回路49の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御する。   The booster circuit 49 is controlled by the boost control executed in parallel with the drive control described above by the hybrid electronic control unit 50. In the step-up control, the rotational speed and driving of each of the motors 41 and 42 calculated by the motor electronic control unit 46 based on a signal from a rotational position detection sensor (not shown) that detects the rotational positions of the rotors of the motors 41 and 42. The torque command of each of the motors 41 and 42 set by the control is input, and the booster circuit 49 is used using a map predetermined within the rated voltage range of the motor 41 based on the rotation speed of the motor 41 and the torque command. The voltage required for the inverters 41 and 42 and the motors 41 and 42 (hereinafter referred to as a high voltage system) is set, and the voltage required for the high voltage system is similarly set based on the rotational speed of the motor 42 and the torque command. The larger one of the set voltages is set as a high voltage target voltage (for example, 300V, 500V, 600V, etc.). Then, switching control of a switching element (not shown) of the booster circuit 49 is performed so that a high voltage system voltage becomes a target voltage with respect to a voltage (for example, 200 V) on the battery 48 side (hereinafter referred to as a low voltage system) from the booster circuit 49. .

実施例のハイブリッド自動車20では、こうした昇圧制御により、モータ41,42の駆動状態に応じて高電圧系の電圧が異なるものとなることから、電機駆動系のロスも変動するものとなる。このため、エンジン32を間欠運転する際の始動停止閾値として、電機駆動系のロスの変動を考慮せずに予め定められた一律の値(例えば高電圧系の電圧の平均値に基づくパワーなど)を用いるものとすると、車両のエネルギ効率の観点からは、エンジン32を始動するタイミングや停止するタイミングが早すぎたり遅すぎたりする場合がある。図2に、高電圧系の電圧と走行用パワーとエンジン運転走行を行なったときのエンジン32の効率とモータ走行を行なったときの電機駆動系のロスとに基づいてエンジン32の始動停止閾値を設定する様子を示す。図中、走行用パワーの横軸より上側に示すように、走行用パワーに拘わらずにエンジン運転走行を行なったときに、エンジン32から出力する走行用パワーが小さいほどエンジン32の効率とその最高効率(燃費が最もよくなるときの効率)との差が大きくなることによって低下する車両のエネルギ効率と、走行用パワーの横軸より下側に示すように、走行用パワーに拘わらずにモータ走行を行なったときに、走行用パワーが小さいほど電機駆動系のロス(図中、HVロス)が小さくなることによって上昇する車両のエネルギ効率とが等しくなる、即ち、エンジン32の効率とその最高効率との差および電機駆動系のロスが釣り合うところがある。この釣り合い点は、高電圧系の電圧(図中、昇圧300V,昇圧500V)が高いほど電機駆動系のロスが大きくなり車両のエネルギ効率が低下するというハイブリッド自動車20の特性から、高電圧系の電圧が高いほど、走行用パワーが低いところでの釣り合い点となり、この釣り合い点に相当する走行用パワーを始動停止閾値として用いるのである。   In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the voltage of the high voltage system varies depending on the driving state of the motors 41 and 42 by such boost control, and thus the loss of the electric drive system also varies. For this reason, as a start / stop threshold value when the engine 32 is intermittently operated, a uniform value determined in advance without considering fluctuations in the loss of the electric drive system (for example, power based on the average value of the voltage of the high voltage system). From the viewpoint of vehicle energy efficiency, the timing for starting or stopping the engine 32 may be too early or too late. FIG. 2 shows the start / stop threshold value of the engine 32 based on the voltage of the high voltage system, the power for running, the efficiency of the engine 32 when the engine is running, and the loss of the electric drive system when the motor is run. The state of setting is shown. In the figure, as shown on the upper side of the horizontal axis of the traveling power, when the engine is driven regardless of the traveling power, the lower the traveling power output from the engine 32, the higher the efficiency of the engine 32 and its maximum. As shown on the lower side of the horizontal axis of the driving power, the motor driving is performed regardless of the driving power, as shown in the lower side of the horizontal axis of the driving power, as shown in the lower side of the horizontal axis of the driving power. When this is done, the smaller the power for driving, the smaller the loss of the electric drive system (in the figure, HV loss), and the higher the energy efficiency of the vehicle, that is, the efficiency of the engine 32 and its maximum efficiency. There is a place where the difference between the two and the loss of the electric drive system are balanced. This balance point is based on the characteristics of the hybrid vehicle 20 that the loss of the electric drive system increases and the energy efficiency of the vehicle decreases as the voltage of the high voltage system (step-up 300V, step-up 500V in the figure) increases. The higher the voltage is, the lower the running power becomes the balance point, and the running power corresponding to this balancing point is used as the start / stop threshold.

具体的には、高電圧系の電圧と始動停止閾値との関係を実験や解析などにより予め定めて始動停止閾値設定用マップとしてハイブリッド用電子制御ユニット50のROMに記憶しておき、昇圧回路49よりインバータ43,44側の電力ラインに取り付けられた図示しない電圧センサから高電圧系の電圧を入力すると共に入力した電圧をこの始動停止閾値設定用マップに適用して導出された始動停止閾値を用いて前述の駆動制御を行ない、エンジン32の間欠運転を行なうことができる。図3に、始動停止閾値設定用マップにより設定される始動停止閾値の一例を示す。なお、この例では、車速に応じて若干異なる始動停止閾値を用いるものとしている。このように、実施例のハイブリッド自動車20では、車両の特性に基づいて、高電圧系の電圧が高いほど小さくなるパワーを始動停止閾値として用いて駆動制御を行なうから、高電圧系の電圧の変化に拘わらずに定めた始動停止閾値を用いて駆動制御を行なうものに比して、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。   Specifically, the relationship between the voltage of the high voltage system and the start / stop threshold is determined in advance by experiment or analysis and stored in the ROM of the hybrid electronic control unit 50 as a start / stop threshold setting map, and the booster circuit 49 In addition, a high voltage system voltage is input from a voltage sensor (not shown) attached to the power lines on the inverters 43 and 44 side, and the input stop voltage is applied to this start / stop threshold setting map to use the start / stop threshold value derived. Thus, the above-described drive control is performed and the engine 32 can be intermittently operated. FIG. 3 shows an example of the start / stop threshold set by the start / stop threshold setting map. In this example, a slightly different start / stop threshold is used depending on the vehicle speed. As described above, in the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the drive control is performed using the power that becomes smaller as the voltage of the high voltage system becomes higher as the start / stop threshold based on the characteristics of the vehicle. However, the energy efficiency of the vehicle can be improved as compared with the case where the drive control is performed using the determined start / stop threshold regardless of the above.

以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン32を間欠運転する際にエンジン32を始動したり停止したりする始動停止閾値として、高電圧系の電圧が高いほど電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下するハイブリッド自動車20の特性に基づいて、高電圧系の高いほど小さくなるパワーを用いて駆動制御を行なうから、車両のエネルギ効率の向上を図ることができる。   According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, as the start / stop threshold for starting or stopping the engine 32 when the engine 32 is intermittently operated, the higher the voltage of the high voltage system, the more the electric drive system loss. Based on the characteristics of the hybrid vehicle 20 in which the energy efficiency of the vehicle decreases due to the increase, the drive control is performed using the power that decreases as the high voltage system increases, so that the energy efficiency of the vehicle can be improved.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン32が「エンジン」に相当し、モータ41が「発電機」に相当し、モータ42が「電動機」に相当し、プラネタリギヤ38が「遊星歯車機構」に相当し、バッテリ48が「バッテリ」に相当し、昇圧回路49が「電圧調整回路」に相当し、要求トルクに対応する走行用パワーと補正パワーとに基づくエンジン指令パワーが始動停止閾値以上のときにはエンジン指令パワーを出力する目標回転数と目標トルクとを設定してバッテリ48の入出力制限の範囲内でエンジン32の回転数を目標回転数とするモータ41のトルク指令を設定すると共に要求トルクとモータ41のトルク指令とに基づいてモータ42のトルク指令を設定しエンジン指令パワーが始動停止閾値未満のときにはモータ41のトルク指令に値0を設定すると共にバッテリ48の入出力制限の範囲内で要求トルクをモータ42のトルク指令に設定して両トルク指令をモータ用電子制御ユニット36に送信する駆動制御を行ない、この駆動制御の始動停止閾値としてエンジン運転走行を行なったときに走行用パワーが小さいほどエンジン32の効率がその最高効率よりも低くなることにより低下する車両のエネルギ効率とモータ走行を行なったときに走行用パワーが小さいほど電機駆動系のロスが小さくなることにより上昇する車両のエネルギ効率とが等しくなるときの走行用パワーであって高電圧系の電圧が高いほど電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下するハイブリッド自動車20の特性に基づいて高電圧系の電圧が高いほど小さくなるパワーを用いて駆動制御を行ない高電圧系の電圧がモータ41,42の駆動状態に基づいて設定される目標電圧になるよう昇圧回路49を制御する昇圧制御を行なうハイブリッド用電子制御ユニット50と目標回転数と目標トルクとによりエンジン32を制御するエンジン用電子制御ユニット36とトルク指令によりモータ41,42を制御するモータ用電子制御ユニット46とが「制御手段」に相当する。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the engine 32 corresponds to the “engine”, the motor 41 corresponds to the “generator”, the motor 42 corresponds to the “electric motor”, the planetary gear 38 corresponds to the “planetary gear mechanism”, and the battery 48 It corresponds to “battery”, the booster circuit 49 corresponds to “voltage adjustment circuit”, and the engine command power is output when the engine command power based on the travel power and the correction power corresponding to the required torque is equal to or greater than the start / stop threshold. The target rotational speed and the target torque are set, the torque command of the motor 41 is set so that the rotational speed of the engine 32 is the target rotational speed within the range of the input / output restriction of the battery 48, and the required torque and the torque command of the motor 41 are set. The torque command of the motor 42 is set based on the above, and the value 0 is set to the torque command of the motor 41 when the engine command power is less than the start / stop threshold. In both cases, the required torque is set to the torque command of the motor 42 within the range of the input / output limitation of the battery 48, and drive control is performed to transmit both torque commands to the motor electronic control unit 36. The lower the driving power when driving, the lower the efficiency of the engine 32 becomes lower than its maximum efficiency, and the lower the energy efficiency of the vehicle and the lower the driving power when running the motor, the electric drive system. This is the power for driving when the energy efficiency of the vehicle that rises as the loss of the vehicle becomes equal, and the higher the voltage of the high voltage system, the greater the loss of the electric drive system, so the energy efficiency of the vehicle decreases. Based on the characteristics of the hybrid vehicle 20, drive control is performed using power that decreases as the voltage of the high-voltage system increases. The hybrid electronic control unit 50 that performs step-up control for controlling the step-up circuit 49 so that the high-voltage system voltage becomes a target voltage set based on the driving state of the motors 41 and 42, and the target rotational speed and target torque. The engine electronic control unit 36 that controls the engine 32 and the motor electronic control unit 46 that controls the motors 41 and 42 by a torque command correspond to “control means”.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.

20 ハイブリッド自動車、22 駆動軸、24 デファレンシャルギヤ、26a,26b 駆動輪、32 エンジン、34 クランクシャフト、36 エンジン用電子制御ユニット、38 プラネタリギヤ、41,42 モータ、43,44 インバータ、46 モータ用電子制御ユニット、48 バッテリ、49 昇圧回路、50 ハイブリッド用電子制御ユニット、52 シフトポジションセンサ、54 アクセルペダルポジションセンサ、56 ブレーキペダルポジションセンサ、57 車速センサ。   20 Hybrid Vehicle, 22 Drive Shaft, 24 Differential Gear, 26a, 26b Drive Wheel, 32 Engine, 34 Crankshaft, 36 Engine Electronic Control Unit, 38 Planetary Gear, 41, 42 Motor, 43, 44 Inverter, 46 Motor Electronic Control Unit, 48 battery, 49 booster circuit, 50 hybrid electronic control unit, 52 shift position sensor, 54 accelerator pedal position sensor, 56 brake pedal position sensor, 57 vehicle speed sensor.

Claims (1)

エンジンと、動力を入出力可能な発電機と、前記エンジンの出力軸と前記発電機の回転軸と駆動輪に連結された駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、充放電可能なバッテリと、前記バッテリが接続された低電圧系と前記発電機および前記電動機が接続された高電圧系との間に介在して前記低電圧系の電圧に対して前記高電圧系の電圧を調整する電圧調整回路と、走行に要求される要求駆動力に対応する走行用パワーを前記エンジンから出力して前記要求駆動力により走行するエンジン運転走行を行なったときに前記走行用パワーが小さいほど前記エンジンの効率が該エンジンの最高効率よりも低くなることにより低下する車両のエネルギ効率と前記エンジンの運転を停止して前記電動機からの動力のみを用いて前記要求駆動力により走行する電動機走行を行なったときに前記走行用パワーが小さいほど前記発電機,前記電動機,前記バッテリ,前記電圧調整回路を含む電機駆動系のロスが小さくなることにより上昇する車両のエネルギ効率とが等しくなるときの前記走行用パワーを前記エンジンを始動したり停止したりする始動停止閾値として前記エンジンを間欠運転する際に、前記エンジン運転走行の最中に前記走行用パワーが前記始動停止閾値未満となったときには前記高電圧系の電圧が前記発電機および前記電動機の駆動状態に基づいて設定される目標電圧になるよう前記電圧調整回路を制御する電圧調整制御を伴って前記電動機走行が行なわれるよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御し、前記電動機走行の最中に前記走行用パワーが前記始動停止閾値以上となったときには前記電圧調整制御を伴って前記エンジン運転走行が行なわれるよう前記エンジンと前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記電動機走行を行なったときに前記高電圧系の電圧が高いほど前記電機駆動系のロスが大きくなることにより車両のエネルギ効率が低下する車両の特性に基づいて前記高電圧系の電圧が高いほど小さくなるパワーを前記始動停止閾値として用いて制御する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
A planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to three axes of an engine, a generator capable of inputting / outputting power, an output shaft of the engine, a rotating shaft of the generator, and a driving shaft connected to a driving wheel. And an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft, a chargeable / dischargeable battery, a low voltage system to which the battery is connected, and a high voltage system to which the generator and the electric motor are connected A voltage adjusting circuit for adjusting the voltage of the high voltage system with respect to the voltage of the low voltage system, and a driving power corresponding to the required driving force required for traveling from the engine to output the required driving force When the engine is running, the energy efficiency of the vehicle, which decreases as the power for traveling decreases, becomes lower than the maximum efficiency of the engine, and the engine is stopped. The electric motor drive system includes the generator, the electric motor, the battery, and the voltage adjustment circuit as the traveling power decreases when the electric motor travels using only the power from the electric motor and travels with the required driving force. When the engine is intermittently operated as the start / stop threshold for starting or stopping the engine when the energy efficiency of the vehicle that rises due to the loss of the vehicle becomes equal, the engine operation is performed. The voltage adjustment circuit so that the voltage of the high voltage system becomes a target voltage set based on the driving state of the generator and the motor when the power for traveling becomes less than the start / stop threshold during traveling. The engine, the generator, and the motor are controlled so that the motor travel is performed with voltage adjustment control for controlling the motor. Control that controls the engine, the generator, and the motor so that the engine operation traveling is performed with the voltage adjustment control when the traveling power becomes equal to or greater than the start / stop threshold during the electric motor traveling. A hybrid vehicle comprising:
The control means is configured to control the high voltage system based on a characteristic of the vehicle in which the energy efficiency of the vehicle decreases due to the loss of the electric drive system increasing as the voltage of the high voltage system increases when the motor travels. Is a means for controlling by using a power that decreases as the voltage increases as the start / stop threshold,
A hybrid vehicle characterized by that.
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