JP2010241260A - Controller and control method for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両の制御に関する。 The present invention relates to control of a hybrid vehicle.
近年、環境問題対策の一環として、エンジンおよび走行用モータの少なくともいずれか一方からの駆動力により走行するハイブリッド車が実用化されている。このようなハイブリッド車両においては、エンジン始動時に、バッテリなどの蓄電装置から供給される電力により走行用モータを駆動してエンジンがクランキングされる。 In recent years, a hybrid vehicle that travels by driving force from at least one of an engine and a traveling motor has been put into practical use as part of measures against environmental problems. In such a hybrid vehicle, when the engine is started, the engine is cranked by driving the traveling motor with electric power supplied from a power storage device such as a battery.
特開2008−25375号公報(特許文献1)や特開2008−25375号公報(特許文献2)には、このようなハイブリッド車において、クランキング時の走行用モータの電流値やエンジン冷却水温に基づいて、エンジンやトランスアクスルの摩擦抵抗によって生じるフリクショントルクを推定する技術が開示されている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-25375 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-25375 (Patent Document 2), in such a hybrid vehicle, the current value of the driving motor and the engine coolant temperature during cranking are described. Based on this, a technique for estimating the friction torque generated by the frictional resistance of the engine or the transaxle is disclosed.
ところで、上述のフリクショントルクの大きさは、エンジンのクランク角によっても変動する。しかしながら、上述の特許文献1〜3には、エンジンのクランク角に基づく変動を考慮したフリクショントルクの算出手法については何ら開示されていない。
By the way, the magnitude of the friction torque described above also varies depending on the crank angle of the engine. However,
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、内燃機関を用いずに回転電機の動力で車両を走行させる電気走行と、内燃機関および回転電機の動力で車両を走行させるハイブリッド走行との切換が可能なハイブリッド車両において、内燃機関の再始動を保証しつつ電気走行時間を長く確保することができる制御装置および制御方法を提供することである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to use electric traveling in which a vehicle is driven by the power of a rotating electrical machine without using an internal combustion engine, and power of the internal combustion engine and the rotating electrical machine. To provide a control device and a control method capable of ensuring a long electric traveling time while guaranteeing restart of an internal combustion engine in a hybrid vehicle capable of switching to hybrid traveling for traveling the vehicle.
第1の発明に係る制御装置は、蓄電装置から供給される電力によって駆動される回転電機と、回転電機によって始動される内燃機関とを備えたハイブリッド車両を制御する。この制御装置は、回転電機の回転角を示す情報および蓄電装置の状態を示す情報が入力される入力部と、所定条件成立時に回転電機によって一時的に内燃機関を回転させ、内燃機関の回転中の回転電機の回転角の変化に基づいて内燃機関を始動する時の抵抗トルクを算出するトルク算出部と、トルク算出部で算出された抵抗トルクを記憶する記憶部と、蓄電装置の状態に基づいて蓄電装置が出力可能な電力値を算出する第1電力算出部と、蓄電装置が出力可能な電力値が記憶部に記憶された抵抗トルクに応じた電力しきい値に低下するまでは、内燃機関を用いずに回転電機を用いてハイブリッド車両を走行させ、蓄電装置が出力可能な電力値が電力しきい値に低下した場合に、内燃機関および回転電機を用いてハイブリッド車両を走行させる走行制御部とを含む。 A control device according to a first aspect of the invention controls a hybrid vehicle including a rotating electrical machine driven by electric power supplied from a power storage device and an internal combustion engine started by the rotating electrical machine. The control device includes an input unit to which information indicating a rotation angle of the rotating electrical machine and information indicating a state of the power storage device are input, and the internal combustion engine is temporarily rotated by the rotating electrical machine when a predetermined condition is satisfied, and the internal combustion engine is rotating. A torque calculation unit that calculates a resistance torque when starting the internal combustion engine based on a change in the rotation angle of the rotating electrical machine, a storage unit that stores the resistance torque calculated by the torque calculation unit, and a state of the power storage device A first power calculation unit that calculates a power value that can be output by the power storage device, and an internal combustion engine until the power value that can be output by the power storage device decreases to a power threshold value corresponding to the resistance torque stored in the storage unit. The hybrid vehicle is driven using the rotating electrical machine without using the engine, and the hybrid vehicle is driven using the internal combustion engine and the rotating electrical machine when the power value that can be output by the power storage device falls to the power threshold value. And a line control unit.
第2の発明に係る制御装置においては、トルク算出部は、回転角の変化に基づいて回転電機の回転角加速度の極小値を検出し、回転角加速度の極小値に基づいて抵抗トルクの最大値を算出する。 In the control device according to the second invention, the torque calculation unit detects the minimum value of the rotational angular acceleration of the rotating electrical machine based on the change of the rotational angle, and the maximum value of the resistance torque based on the minimum value of the rotational angular acceleration. Is calculated.
第3の発明に係る制御装置においては、記憶部は、トルク算出部で検出された回転角加速度の極小値を記憶する。トルク算出部は、回転角加速度の極小値が記憶部に記憶された後に回転電機による一時的な内燃機関の回転を停止し、記憶部に記憶された回転角加速度の極小値に基づいて抵抗トルクの最大値を算出する。 In the control device according to the third invention, the storage unit stores the minimum value of the rotational angular acceleration detected by the torque calculation unit. The torque calculation unit stops the temporary rotation of the internal combustion engine by the rotating electric machine after the minimum value of the rotation angular acceleration is stored in the storage unit, and the resistance torque is based on the minimum value of the rotation angular acceleration stored in the storage unit. The maximum value of is calculated.
第4の発明に係る制御装置は、抵抗トルクの最大値に基づいて、回転電機によって内燃機関を始動する時に回転電機で必要となる電力値の最大値を算出する第2電力算出部をさらに含む。電力しきい値は、回転電機で必要となる電力値の最大値に応じた値である。 The control device according to a fourth aspect of the present invention further includes a second power calculation unit that calculates the maximum value of the power value required by the rotating electrical machine when starting the internal combustion engine by the rotating electrical machine based on the maximum value of the resistance torque. . The power threshold value is a value corresponding to the maximum power value required for the rotating electrical machine.
第5の発明に係る制御装置においては、制御装置は、抵抗トルクに基づいて、回転電機によって内燃機関を始動する時に回転電機で必要となる電力値を算出する第2電力算出部をさらに含む。電力しきい値は、回転電機で必要となる電力値に応じた値である。 In the control device according to the fifth aspect of the invention, the control device further includes a second power calculation unit that calculates a power value required by the rotating electrical machine when starting the internal combustion engine by the rotating electrical machine based on the resistance torque. The power threshold value is a value corresponding to the power value required for the rotating electrical machine.
第6の発明に係る制御装置においては、入力部には、ハイブリッド車両の走行履歴に関する情報が入力される。第2電力算出部は、走行履歴に応じて、回転電機で必要となる電力値あるいは回転電機で必要となる電力値の最大値を低下させる。 In the control device according to the sixth aspect of the invention, information related to the travel history of the hybrid vehicle is input to the input unit. The second power calculator reduces the power value required for the rotating electrical machine or the maximum value of the power value required for the rotating electrical machine according to the travel history.
第7の発明に係る制御装置においては、回転電機は、内燃機関の始動時に電動機として機能して内燃機関を回転させる第1回転電機と、ハイブリッド車両の走行時に電動機として機能してハイブリッド車両を駆動させるためのトルクを発生する第2回転電機とを含む。 In the control device according to the seventh aspect of the invention, the rotating electrical machine functions as an electric motor when the internal combustion engine starts to rotate the internal combustion engine, and functions as an electric motor when the hybrid vehicle travels to drive the hybrid vehicle. And a second rotating electrical machine that generates torque for generating the torque.
第8の発明に係る制御方法は、蓄電装置から供給される電力によって駆動される回転電機と、回転電機によって始動される内燃機関とを備えたハイブリッド車両の制御装置が行なう制御方法である。制御装置には、回転電機の回転角を示す情報および蓄電装置の状態を示す情報が入力される。制御方法は、所定条件成立時に回転電機によって一時的に内燃機関を回転させ、内燃機関の回転中の回転電機の回転角の変化に基づいて内燃機関を始動する時の抵抗トルクを算出するステップと、抵抗トルクを算出するステップで算出された抵抗トルクを記憶するステップと、蓄電装置の状態に基づいて蓄電装置が出力可能な電力値を算出するステップと、蓄電装置が出力可能な電力値が記憶するステップで記憶された抵抗トルクに応じた電力しきい値に低下するまでは、内燃機関を用いずに回転電機を用いてハイブリッド車両を走行させ、蓄電装置が出力可能な電力値が電力しきい値に低下した場合に、内燃機関および回転電機を用いてハイブリッド車両を走行させるステップとを含む。 A control method according to an eighth aspect of the invention is a control method performed by a hybrid vehicle control device including a rotating electric machine driven by electric power supplied from a power storage device and an internal combustion engine started by the rotating electric machine. Information indicating the rotation angle of the rotating electrical machine and information indicating the state of the power storage device are input to the control device. The control method includes a step of temporarily rotating the internal combustion engine by the rotating electrical machine when a predetermined condition is satisfied, and calculating a resistance torque when starting the internal combustion engine based on a change in the rotation angle of the rotating electrical machine during rotation of the internal combustion engine; Storing the resistance torque calculated in the step of calculating the resistance torque, calculating the power value that can be output by the power storage device based on the state of the power storage device, and storing the power value that can be output by the power storage device The hybrid vehicle is driven using the rotating electrical machine without using the internal combustion engine until the power threshold value corresponding to the resistance torque stored in the step is reduced, and the power value that the power storage device can output is the power threshold. A hybrid vehicle using an internal combustion engine and a rotating electrical machine when the value is reduced to a value.
本発明によれば、内燃機関を用いずに回転電機を用いて車両を走行させる電気走行と、内燃機関および回転電機を用いて車両を走行させるハイブリッド走行との切換が可能なハイブリッド車両において、内燃機関の再始動を保証しつつ電気走行時間を長く確保することができる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle capable of switching between electric travel for traveling a vehicle using a rotating electrical machine without using an internal combustion engine and hybrid traveling for traveling the vehicle using an internal combustion engine and a rotating electrical machine, The electric travel time can be ensured for a long time while the restart of the engine is guaranteed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<第1の実施の形態>
図1は、本実施の形態に係る制御装置が搭載される車両10の構造を示す図である。車両10は、エンジン100および第2モータジェネレータ(MG(2))300Bの双方の動力で走行するハイブリッド車両(HV)走行モード、およびエンジン100を停止してMG(2)300Bの動力で走行する電気車両(EV)走行モードのいずれかの走行モードでの走行が可能なハイブリッド車両である。また、車両10は、車両外部に設けられた交流電源19から供給された電力での走行が可能なプラグイン車両である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a
なお、本発明に係る制御装置が適用可能な車両は、EV走行モードおよびHV走行モードのいずれかの走行モードでの走行が可能であれば、図1に示すハイブリッド車両に限定されず、他の態様を有するハイブリッド車両であってもよい。また、必ずしもプラグイン車両である必要はない。 The vehicle to which the control device according to the present invention can be applied is not limited to the hybrid vehicle shown in FIG. 1 as long as the vehicle can travel in one of the EV travel mode and the HV travel mode. The hybrid vehicle which has an aspect may be sufficient. Moreover, it is not necessarily a plug-in vehicle.
車両10には、上述のエンジン100およびMG(2)300Bの他に、第1モータジェネレータ(MG(1))300A、動力分割機構200、減速機14、走行用バッテリ310、インバータ330、昇圧コンバータ320、エンジンECU406、MG_ECU402、HV_ECU404等を含む。
動力分割機構200は、遊星歯車機構(プラネタリギヤ)で構成される。動力分割機構200は、エンジン100が発生する動力を、MG(1)300Aと出力軸212(駆動輪12側)とに分配する。出力軸212は、MG(2)300Bの回転軸に接続される。このように、エンジン100、MG(1)300A、MG(2)300Bが、遊星歯車機構からなる動力分割機構200を経由して連結されることで、エンジン100、MG(1)300A、MG(2)300Bの回転数は、たとえば、図2に示すように、共線図において直線で結ばれる関係になる。この関係を利用して、MG(1)300Aの回転数を制御することにより、動力分割機構200は無段変速機としても機能する。
減速機14は、動力分割機構200と、エンジン100、MG(1)300A、MG(2)300Bで発生した動力を駆動輪12に伝達したり、駆動輪12の駆動をエンジン100やMG(1)300A、MG(2)300Bに伝達したりする。
The
走行用バッテリ310は、MG(1)300AおよびMG(2)300Bを駆動するための電力を蓄電する。
Traveling
インバータ330は、走行用バッテリ310の直流電力とMG(1)300A、MG(2)300Bの交流電力とを変換しながら電流制御を行なう。
昇圧コンバータ320は、走行用バッテリ310とインバータ330との間で電圧変換を行なう。
エンジンECU406は、エンジン100の動作状態を制御する。MG_ECU402は、車両10の状態に応じてMG(1)300A、MG(2)300B、インバータ330、および走行用バッテリ310の充放電状態等を制御する。HV_ECU404は、エンジンECU406およびMG_ECU402等を相互に管理制御して、車両10が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体を制御する。
さらに、車両10には、車両外部の交流電源19に接続されたパドル15を接続するためのコネクタ13と、コネクタ13を経由して供給された交流電源19からの交流電力を直流電力に変換して走行用バッテリ310へ出力する充電装置11とを含む。充電装置11は、HV_ECU404からの制御信号に応じて走行用バッテリ310へ出力する電力量を制御する。
Further, the
なお、図1においては、各ECUを別構成としているが、2個以上のECUを統合したECUとして構成してもよい。たとえば、図1に、点線で示すように、MG_ECU402、HV_ECU404およびエンジンECU406を統合したECU400とすることがその一例である。以下の説明においては、MG_ECU402、HV_ECU404およびエンジンECU406を区別することなくECU400と記載する。
In FIG. 1, each ECU is configured separately, but may be configured as an ECU in which two or more ECUs are integrated. For example, as shown by a dotted line in FIG. 1, an example is an
ECU400には、車速センサ、アクセル開度センサ、スロットル開度センサ、エンジン回転速度センサ(いずれも図示せず)、および走行用バッテリ310の状態(バッテリ電圧値Vb、バッテリ電流値Ib、バッテリ温度THbなど)を監視する監視ユニット340からの信号が入力されている。
さらに、ECU400には、MG(1)300Aの変位角θを検出する回転角センサ(レゾルバ)360、MG(2)300Bの変位角を検出する回転角センサ(図示せず)が接続されている。
Further, the
ECU400は、上述のように、EV走行モードおよびHV走行モードのいずれかの走行モードで車両10を走行させる。EV走行モードからHV走行モードへの切換時には、停止していたエンジン100をクランキングして始動させる必要がある。
As described above,
このクランキング時には、ECU400は、図2に示すように、MG(1)300Aをモータとして駆動して正方向(エンジン100の回転を増加させる方向)にトルクを発生させる。このMG(1)300Aの正方向のトルクが動力分割機構200を介してエンジン100のクランクシャフトに伝達される。これにより、エンジン100がクランキングされる。このクランキングの際、エンジン100や動力分割機構200を含むトランスアクスルの摩擦抵抗によって、負方向(エンジン100の回転を抑制する方向)にフリクショントルクが働く。したがって、クランキング時には、このフリクショントルクよりも大きな正方向のトルクをエンジン100に作用させるように、MG(1)300Aを駆動する必要がある。
At the time of cranking, as shown in FIG. 2,
ところが、フリクショントルクはクランク角(エンジン100のクランクシャフトの回転角)に応じて変動する。フリクショントルクの変動が最も大きいのは、エンジン100のシリンダのピストンが上死点を通過する時、すなわち、圧縮から膨張に変化するところである。図3および図4に示すように、フリクショントルクは、上死点直前で極小値(減少から増加へ変化する極小点上の値)となり、上死点直後で極大点(増加から減少へ変化する極大点上の値)となる。これは、上死点直前に、図4(A)に示すベクトルFがクランク軸の回転方向と逆方向であって、上死点直後に、図4(B)に示すベクトルF’がクランク軸の回転方向と同じ方向であることからわかる。
However, the friction torque varies according to the crank angle (the rotation angle of the crankshaft of the engine 100). The fluctuation of the friction torque is greatest when the piston of the cylinder of the
したがって、クランキング時には、フリクショントルクの極小値よりも大きな正方向のトルクをエンジン100に作用させるように、MG(1)300Aを駆動する必要がある。
Therefore, at the time of cranking, it is necessary to drive MG (1) 300A so that a positive torque larger than the minimum value of the friction torque acts on
本実施の形態における技術的な特徴は、ECU400が、上述のフリクショントルクの変動を考慮して、クランキング時のMG(1)300Aの角加速度の極小値に基づいてフリクショントルクの極小値(フリクショントルクの絶対値の最大値、以下「最大フリクション」ともいう)を精度よく推定する点、および、最大フリクションを考慮したEV走行とHV走行との切換を行なうことによって、EV走行からHV走行への移行時のエンジン100の再始動を保証しつつEV走行時間を可能な限り長く確保する点である。
A technical feature of the present embodiment is that
図5に、本実施の形態に係るECU400の機能ブロック図を示す。ECU400は、変位角θ、バッテリ電圧値Vb、バッテリ電流値Ib、バッテリ温度THbなどの各センサ等の検出結果を示す情報が入力される入力インターフェイス410と、各種情報、プログラム、しきい値、マップ等が記憶され、必要に応じて演算処理部420からデータが読み出されたり格納されたりする記憶部430と、入力インターフェイス410および記憶部430からの情報に基づいて演算処理を行なう演算処理部420と、演算処理部420の処理結果を各機器に出力する出力インターフェイス440とを含む。
FIG. 5 shows a functional block diagram of
演算処理部420は、最大フリクション算出部421、始動パワー算出部422、SOC算出部423、Wout算出部424、走行制御部425を含む。
The
最大フリクション算出部421は、クランキング時のMG(1)300Aの角加速度の極小値に基づいて、最大フリクションTf_maxを算出する。
Maximum
具体的には、最大フリクション算出部421は、所定条件が成立した場合(たとえば後述するSOCが所定値よりも小さいという条件が成立した場合)に、まずMG(1)300Aをモータとして駆動してエンジン100を一時的にクランキングさせ、そのクランキング時の変位角θに基づいてMG(1)300Aの角加速度Aを監視し、角加速度Aが極小値となった時のフリクショントルクTfを、最大フリクションTf_maxとして算出する。
Specifically, maximum
最大フリクションTf_maxの算出には、車両停止時における車両の運動方程式を用いることができる。 For calculating the maximum friction Tf_max, an equation of motion of the vehicle when the vehicle is stopped can be used.
すなわち、クランキング時における車両の運動方程式は下記の(1)式で表わされる。
I’×(dω1/dt)=−Tf×{ρ/(1−ρ)}+T1 ・・・(1)
ここで、I’= I1+{ρ/(1+ρ)}2×Ieである。ただし、
ρ :動力分割機構200のプラネタリギヤ比
I1:MG(1)300Aの慣性モーメント
Ie:エンジン100の慣性モーメント
dω1/dt:MG(1)300Aの角加速度
Tf:エンジン100やトランスアクスルのフリクショントルク
T1:MG(1)300Aの出力トルク
したがって、クランキング時の角加速度Aの極小値および角加速度Aが極小値となった時のMG(1)300Aの出力トルクをそれぞれ角加速度CおよびMG1トルクTgとして記憶し、上述の(1)式に、T1=Tg、dω1/dt=Cを代入して求まるフリクショントルクTfを、最大フリクションTf_maxとすればよい。なお、最大フリクションTf_maxの算出手法は、これに限定されない。
That is, the equation of motion of the vehicle at the time of cranking is expressed by the following equation (1).
I ′ × (dω1 / dt) = − Tf × {ρ / (1−ρ)} + T1 (1)
Here, I ′ = I1 + {ρ / (1 + ρ)} 2 × Ie. However,
ρ: Planetary gear ratio of
始動パワー算出部422は、最大フリクションTf_maxに基づいて、エンジン100のクランキングに必要なパワー(電力)の最大値(以下、「エンジン始動パワー」ともいう)Pcrankを算出する。たとえば、始動パワー算出部422は、予め定められた目標クランキング回転速度と最大フリクションTf_maxとの積を、エンジン始動パワーPcrankとして算出する。
The starting
SOC算出部423は、バッテリ電圧値Vbおよびバッテリ電流値Ibの積算値などに基づいて、バッテリ充電状態値(走行用バッテリ310の充電状態を示す値)SOC(State Of Charge)を算出する。
The
Wout算出部424は、バッテリ充電状態値SOCおよびバッテリ温度THbなどに基づいて、バッテリ許容放電電力(走行用バッテリ310から放電可能な電力の上限値)Woutを算出する。
走行制御部425は、バッテリ許容放電電力Woutからエンジン始動パワーPcrankを減算した値をEV走行可能最大パワーPev_maxに設定し、EV走行可能最大パワーPev_maxが予め定められたしきい値αよりも低くなるまで(すなわちWout<Pcrank+αとなるまで)は、EV走行モードを継続し、EV走行可能最大パワーPev_maxが予め定められたしきい値αよりも低くなった場合(すなわちWout<Pcrank+αとなった場合)に、EV走行モードからHV走行モードへ切り換える。
The traveling
なお、しきい値αは、適合などによって設定することが可能である。このしきい値αをたとえば0kwに設定した場合には、走行制御部425は、Wout<PcrankとなるまでEV走行を継続し、Wout<Pcrankとなった時点で、EV走行からHV走行へ切り換えることになる。
The threshold value α can be set by adaptation or the like. For example, when the threshold value α is set to 0 kw, the traveling
上述した機能は、ソフトウェアによって実現されるようにしてもよく、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。 The functions described above may be realized by software or hardware.
図6、7は、上述した機能をソフトウェアによって実現する場合のECU400のフローチャートである。なお、これらの処理は、所定のサイクルタイムで繰り返し行なわれる。
6 and 7 are flowcharts of the
図6に、EV走行モードでの走行中にECU400が行なう処理フローを示す。図6に示すように、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ECU400は、SOCが所定値よりも小さいか否かを判断する。この判断は、EV走行可能な十分な電力が走行用バッテリ310に蓄積されているか否かを判断するものである。この処理で肯定的な判断がなされると(S100にてYES)、最大フリクションTf_maxの算出が必要であるとして、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS800に移される。
FIG. 6 shows a processing flow performed by
S200にて、ECU400は、最大フリクションTf_maxの推定処理を行なう。なお、本処理の詳細は、後述する図7に示す。
In S200,
S300にて、ECU400は、最大フリクションTf_maxに基づいて、エンジン始動パワーPcrankを算出する。たとえば、ECU400は、上述したように、予め定められた目標クランキング回転速度と最大フリクションTf_maxとの積を、エンジン始動パワーPcrankとして算出する。
In S300,
S400にて、ECU400は、バッテリ許容放電電力Woutからエンジン始動パワーPcrankを減算した値を、EV走行可能最大パワーPev_maxとして算出する。
In S400,
S500にて、ECU400は、EV走行可能最大パワーPev_maxが上述のしきい値αよりも低いが否か(すなわちWout<Pcrank+αであるか否か)を判断する。この処理で肯定的な判断がなされると(S500にてYES)、処理はS600へ移される。もしそうでないと(S500にてNO)、処理はS700に移される。
In S500,
S600にて、ECU400は、HV走行モードで車両10を走行させる。すなわち、EV走行からHV走行への切換を行なう。
In S600,
S700にて、ECU400は、EV走行モードでの走行を継続させる。S700の処理後は、処理はS500に戻され、EV走行可能最大パワーPev_maxがしきい値αよりも低いが否かの判断が繰返される。
In S700,
S800にて、ECU400は、EV走行モードでの走行を継続させる。
図7を参照して、最大フリクションTf_maxの推定処理(図6のS200の処理)の詳細について説明する。
In S800,
The details of the maximum friction Tf_max estimation process (the process of S200 of FIG. 6) will be described with reference to FIG.
S202にて、ECU400は、最大フリクションTf_maxを算出する必要があるか否かを判断する。この判断は、たとえば、上述の図6のS100と同様、SOCが所定値よりも小さいか否かに基づいて判断してもよい。この処理で肯定的な判断がなされると(S202にてYES)、処理はS204へ移される。もしそうでないと(S202にてNO)、この処理は終了する。
In S202,
S204にて、ECU400は、MG(1)300Aをモータとして駆動してエンジン100の一時的なクランキングを開始する。
In S204,
S206にて、ECU400は、レゾルバ360からの信号に基づいて、MG(1)300Aの変位角θを検出する。
In S206,
S208にて、ECU400は、変位角θに基づいてMG(1)300Aの角速度ωを算出する。たとえば、ECU400は、S206にて検出した今回サイクルの変位角θから前回サイクルの変位角θを減算して、その減算値をサイクルタイムで除算することにより、角速度ωを算出する。
In S208,
S210にて、ECU400は、角速度ωに基づいて角加速度Aを算出する。たとえば、ECU400は、S208にて算出した今回サイクルの角速度ωから前回サイクルの角速度ωを減算して、その減算値をサイクルタイムで除算することにより、角加速度Aを算出する。
In S210,
S212にて、ECU400は、今回サイクルの角加速度Aが前回サイクルの角加速度Bよりも小さく、かつ角加速度Aと角加速度Bとの差の絶対値が所定値よりも小さいか否かを判断する。この判断は、今回サイクルの角加速度Aが極小値であるか否かを判断するものである。この処理で肯定的な判断がなされると(S212にてYES)、処理はS214へ移される。もしそうでないと(S212にてNO)、処理はS222に移される。
In S212,
S214にて、ECU400は、今回サイクル(すなわち角加速度Aが極小値となった時)のMG(1)300Aの出力トルクを、MG(1)300Aへの制御信号などに基づいて算出してMG1トルクTgとして記憶部430に記憶する。
In S214,
S216にて、ECU400は、今回サイクルの角加速度A(すなわち角加速度Aの極小値)を角加速度Cとして記憶部430に記憶する。
In S216,
S218にて、ECU400は、MG(1)300Aを停止してエンジン100の一時的なクランキングを終了する。
In S218,
S220にて、ECU400は、記憶部430に記憶された角加速度CおよびMG1トルクTgCから最大フリクションTf_maxを算出する。なお、最大フリクションTf_maxの算出には、上述したように車両の運動方程式を用いればよい。また、算出された最大フリクションTf_maxが本処理で記憶部430に記憶される。
In S220,
S222にて、ECU400は、今回サイクルの角加速度Aを、前回サイクルの角加速度Bとして記憶する。なお、本処理で記憶された角加速度Bは、次回のサイクルにおけるS212の処理に用いられる。
In S222,
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるECU400の動作について説明する。
An operation of
ECU400は、車両10のEV走行モードでの走行中に、SOCが所定値よりも低下すると(S100にてYES、S202にてYES)、近い将来にHV走行モードへの切換が行なわれると予測して、最大フリクションTf_maxの推定処理を行なう(S200)。
すなわち、ECU400は、MG(1)300Aによる一時的なクランキングを開始し(204)、このクランキング中のMG(1)300Aの変位角θの検出値からMG(1)300Aの角加速度Aが極小値となったか否かを判断する(S206、S208、S210、S212)。
That is,
そして、ECU400は、角加速度Aが極小値となった時(S212にてYES)のMG(1)300Aの出力トルクおよび角加速度Aの極小値を、それぞれMG1トルクTgおよび角加速度Cとして記憶し(S214、S216)、一時的なクランキングを終了させた後(S218)、角加速度CおよびMG1トルクTgCから最大フリクションTf_maxを算出する。
このように、ECU400は、近い将来にHV走行モードへの切換が行なわれると予測される場合に、MG(1)300Aをモータとして駆動して一時的にクランキングを行ない、このクランキング中にMG(1)300Aの角加速度Aが極小値となった時のフリクショントルクを最大フリクションTf_maxとして算出する。そのため、最大フリクションTf_maxは、実際のフリクショントルクの変動を考慮した精度のよい値となる。
In this way, when it is predicted that switching to the HV travel mode will be performed in the near future,
そして、ECU400は、上述のように精度よく算出された最大フリクションTf_maxに基づいてエンジン始動パワーPcrankを算出し(S300)、バッテリ許容放電電力Woutがエンジン始動パワーPcrank+しきい値αよりも低下するまで(S500にてNO)、EV走行モードでの走行を継続させ(S700)、バッテリ許容放電電力Woutがエンジン始動パワーPcrank+しきい値αよりも低下した時点で(S500にてYES)、EV走行モードからHV走行モードへの切換を行なう(S700)。そのため、EV走行モードからHV走行モードへの切換時のエンジン100の再始動を保証しつつ、たとえばエンジン100の再始動を保証するためにエンジン始動パワーPcrankを実際の最大フリクションよりも高い値に予め設定した場合に比べて、EV走行時間を長く確保することができるので、燃費の向上を図ることができる。
Then,
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係る制御装置について説明する。本実施の形態に係る制御装置は、前述の第1の実施の形態に係る制御装置に対して、車両の走行履歴に応じてエンジン始動パワーPcrankを補正(低下)する機能を追加したものである。それ以外の機能は、前述の第1の実施の形態と同じである。したがって、前述の第1の実施の形態の制御装置と同じ機能ブロック図およびフローチャートについてのここでの詳細な説明は繰返さない。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a control device according to a second embodiment of the present invention will be described. The control device according to the present embodiment is obtained by adding a function of correcting (decreasing) the engine start power Pcrank according to the travel history of the vehicle to the control device according to the first embodiment. . Other functions are the same as those in the first embodiment. Therefore, detailed description here will not be repeated for the same functional block diagram and flowchart as those of the control device of the first embodiment.
図8に、本実施の形態に係るECU400の機能ブロック図を示す。なお、図8に示した機能ブロックの中で、前述の図5に示した機能ブロックと同じ機能については同じ番号を付してある。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
FIG. 8 shows a functional block diagram of
フリクション低下量予測部426は、走行によるエンジン100や動力分割機構200などの温度上昇(潤滑油の粘度低下)に起因するフリクショントルクの低下量(フリクション低下量)ΔTfを、車両の走行履歴(走行時間、車速、出力トルク、エンジン冷却水温、エンジン100や動力分割機構200の潤滑油温などの履歴)に基づいて算出する。
The friction reduction
そして、始動パワー算出部428は、最大フリクションTf_maxからフリクション低下量ΔTfを減算した値に基づいて、エンジン始動パワーPcrankを算出する。したがって、エンジン始動パワーPcrankは、フリクション低下量ΔTfに応じた値だけ低下される。
Then, the starting
図9は、上述した機能をソフトウェアによって実現する場合のECU400のフローチャートである。なお、図9に示したフローチャートの中で、前述の図6に示したフローチャートと同じ処理については同じステップ番号を付してある。それらについて処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
FIG. 9 is a flowchart of
S1210にて、ECU400は、車両の走行履歴に基づいて、フリクション低下量ΔTfを算出する。なお、ECU400は、たとえば、最大フリクションTf_max算出後の、走行時間、車速、出力トルク、エンジン冷却水温、エンジン100や動力分割機構200の潤滑油温などの履歴に基づいて、フリクション低下量ΔTfを算出する。
In S1210,
S1220にて、ECU400は、最大フリクションTf_maxからフリクション低下量ΔTfを減算した補正値を算出する。
In S1220,
S1300にて、ECU400は、最大フリクションTf_maxからフリクション低下量ΔTfを減算した補正値に基づいて、エンジン始動パワーPcrankを算出する。
In S1300,
S1700にて、ECU400は、EV走行モードでの走行を継続させる。S1700の処理後は、処理はS1210に戻される。
In S1700,
このように、本実施の形態に係るECU400は、最大フリクションTf_maxの推定処理(S200の処理)で最大フリクションTf_maxを算出した後においても、走行によるエンジン100や動力分割機構200などの温度上昇(潤滑油の粘度低下)に起因するフリクショントルクの低下量ΔTfを車両の走行履歴に基づいて算出し(S1210)、フリクション低下量ΔTfに応じた値だけエンジン始動パワーPcrankを低下させる(S1220、S1300)。そのため、EV走行モードからHV走行モードへの切換時のエンジン100の再始動を保証しつつ、EV走行時間をより長く確保することができる。
As described above, the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 車両、11 充電装置、12 駆動輪、13 コネクタ、14 減速機、15 パドル、19 交流電源、100 エンジン、200 動力分割機構、212 出力軸、310 走行用バッテリ、320 昇圧コンバータ、330 インバータ、340 監視ユニット、360 レゾルバ、400 ECU、402 MG_ECU、404 HV_ECU、406 エンジンECU、410 入力インターフェイス、420 演算処理部、421 最大フリクション算出部、422,428 始動パワー算出部、423 SOC算出部、424 Wout算出部、425 走行制御部、426 フリクション低下量予測部、430 記憶部、440 出力インターフェイス。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記回転電機の回転角を示す情報および前記蓄電装置の状態を示す情報が入力される入力部と、
所定条件成立時に前記回転電機によって一時的に前記内燃機関を回転させ、前記内燃機関の回転中の前記回転電機の回転角の変化に基づいて前記内燃機関を始動する時の抵抗トルクを算出するトルク算出部と、
前記トルク算出部で算出された前記抵抗トルクを記憶する記憶部と、
前記蓄電装置の状態に基づいて前記蓄電装置が出力可能な電力値を算出する第1電力算出部と、
前記蓄電装置が出力可能な電力値が前記記憶部に記憶された前記抵抗トルクに応じた電力しきい値に低下するまでは、前記内燃機関を用いずに前記回転電機を用いて前記ハイブリッド車両を走行させ、前記蓄電装置が出力可能な電力値が前記電力しきい値に低下した場合に、前記内燃機関および前記回転電機を用いて前記ハイブリッド車両を走行させる走行制御部とを含む、ハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle, comprising: a rotating electrical machine driven by electric power supplied from a power storage device; and an internal combustion engine started by the rotating electrical machine,
An input unit for inputting information indicating a rotation angle of the rotating electrical machine and information indicating a state of the power storage device;
Torque for calculating a resistance torque when the internal combustion engine is temporarily rotated by the rotating electrical machine when a predetermined condition is satisfied, and the internal combustion engine is started based on a change in the rotational angle of the rotating electrical machine during rotation of the internal combustion engine A calculation unit;
A storage unit for storing the resistance torque calculated by the torque calculation unit;
A first power calculation unit that calculates a power value that can be output by the power storage device based on a state of the power storage device;
Until the electric power value that can be output by the power storage device falls to the electric power threshold value corresponding to the resistance torque stored in the storage unit, the hybrid electric vehicle is used without using the internal combustion engine. And a travel control unit that causes the hybrid vehicle to travel using the internal combustion engine and the rotating electrical machine when a power value that can be output from the power storage device decreases to the power threshold value. Control device.
前記トルク算出部は、前記回転角加速度の極小値が前記記憶部に記憶された後に前記回転電機による一時的な前記内燃機関の回転を停止し、前記記憶部に記憶された前記回転角加速度の極小値に基づいて前記抵抗トルクの最大値を算出する、請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The storage unit stores a minimum value of the rotational angular acceleration detected by the torque calculation unit,
The torque calculation unit stops temporary rotation of the internal combustion engine by the rotating electrical machine after the minimum value of the rotation angular acceleration is stored in the storage unit, and the torque calculation unit stores the rotation angular acceleration stored in the storage unit. The hybrid vehicle control device according to claim 2, wherein the maximum value of the resistance torque is calculated based on a local minimum value.
前記電力しきい値は、前記回転電機で必要となる電力値の最大値に応じた値である、請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The control device further includes a second power calculation unit that calculates a maximum value of a power value required by the rotating electrical machine when starting the internal combustion engine by the rotating electrical machine based on the maximum value of the resistance torque,
The hybrid vehicle control device according to claim 2, wherein the power threshold is a value corresponding to a maximum value of a power value required for the rotating electrical machine.
前記電力しきい値は、前記回転電機で必要となる電力値に応じた値である、請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The control device further includes a second power calculation unit that calculates a power value required for the rotating electrical machine when starting the internal combustion engine by the rotating electrical machine based on the resistance torque,
The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the power threshold value is a value corresponding to a power value required for the rotating electrical machine.
前記第2電力算出部は、前記走行履歴に応じて、前記回転電機で必要となる電力値あるいは前記回転電機で必要となる電力値の最大値を低下させる、請求項4または5に記載のハイブリッド車両の制御装置。 Information related to the travel history of the hybrid vehicle is input to the input unit,
6. The hybrid according to claim 4, wherein the second power calculation unit reduces a power value required for the rotating electrical machine or a maximum value of the power value required for the rotating electrical machine according to the traveling history. Vehicle control device.
前記制御方法は、
所定条件成立時に前記回転電機によって一時的に前記内燃機関を回転させ、前記内燃機関の回転中の前記回転電機の回転角の変化に基づいて前記内燃機関を始動する時の抵抗トルクを算出するステップと、
前記抵抗トルクを算出するステップで算出された前記抵抗トルクを記憶するステップと、
前記蓄電装置の状態に基づいて前記蓄電装置が出力可能な電力値を算出するステップと、
前記蓄電装置が出力可能な電力値が前記記憶するステップで記憶された前記抵抗トルクに応じた電力しきい値に低下するまでは、前記内燃機関を用いずに前記回転電機を用いて前記ハイブリッド車両を走行させ、前記蓄電装置が出力可能な電力値が前記電力しきい値に低下した場合に、前記内燃機関および前記回転電機を用いて前記ハイブリッド車両を走行させるステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。 A control method performed by a control device for a hybrid vehicle including a rotating electrical machine driven by electric power supplied from a power storage device and an internal combustion engine started by the rotating electrical machine, the control device including the rotating electrical machine Information indicating the rotation angle of the battery and information indicating the state of the power storage device are input,
The control method is:
A step of temporarily rotating the internal combustion engine by the rotating electrical machine when a predetermined condition is satisfied, and calculating a resistance torque when starting the internal combustion engine based on a change in a rotational angle of the rotating electrical machine during rotation of the internal combustion engine; When,
Storing the resistance torque calculated in the step of calculating the resistance torque;
Calculating a power value that the power storage device can output based on the state of the power storage device;
Until the electric power value that can be output by the power storage device falls to the electric power threshold value corresponding to the resistance torque stored in the storing step, the hybrid vehicle is used by using the rotating electrical machine without using the internal combustion engine. And driving the hybrid vehicle using the internal combustion engine and the rotating electrical machine when the power value that can be output from the power storage device drops to the power threshold value. Method.
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