JP2010247604A - Vehicle drive control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両駆動制御システムに係り、特に、エンジンと第1の回転電機と第2の回転電機とが動力分配機構によって結合されてその出力が車両の駆動軸に供給される車両駆動制御システムに関する。 The present invention relates to a vehicle drive control system, and in particular, a vehicle drive control system in which an engine, a first rotating electrical machine, and a second rotating electrical machine are coupled by a power distribution mechanism and the output is supplied to a drive shaft of the vehicle. About.
回転電機とエンジンが搭載される車両では、エンジンの動力と回転電機の動力を適切に配分するために動力分配機構が用いられる。このときには、駆動系全体のエネルギ効率を考慮して、エンジンと回転電機の駆動を制御する必要がある。 In a vehicle equipped with a rotating electrical machine and an engine, a power distribution mechanism is used to appropriately distribute the power of the engine and the power of the rotating electrical machine. At this time, it is necessary to control the drive of the engine and the rotating electrical machine in consideration of the energy efficiency of the entire drive system.
例えば、特許文献1には、エンジンと発電機と電動機とがプラネタリギヤを介して結合されるハイブリッド車両の動力出力装置において、発電機を駆動して得られる動力がプラネタリギヤを介して駆動軸に出力される際に再び電動機によって電力として回生され、動力エネルギの一部が電動機、発電機、プラネタリギヤ、電動機の順に循環する循環路を形成することが述べられている。そして、こうしたエネルギ循環は、循環するエネルギが大きくなると、それに伴ってエンジンからプラネタリギヤを介して直接駆動軸に出力される損失の小さなエネルギが小さくなって装置全体のエネルギ効率を低下させると述べられている。 For example, in Patent Document 1, in a power output device for a hybrid vehicle in which an engine, a generator, and an electric motor are coupled via a planetary gear, power obtained by driving the generator is output to the drive shaft via the planetary gear. It is described that a recirculation path is formed in which a part of the motive energy is circulated in the order of the electric motor, the generator, the planetary gear, and the electric motor. And it is stated that such energy circulation reduces the energy efficiency of the entire device by reducing the energy with small loss that is directly output from the engine to the drive shaft through the planetary gear as the circulating energy increases. Yes.
なお、本発明に関連する技術として、特許文献2には、ハイブリッド車の駆動制御装置として、バッテリ過充電防止のために、バッテリの充電状態が60%未満のときはエンジンの6個のシリンダを全部作動させ手その発電出力でバッテリを充電可能とし、バッテリの充電状態が80%以上の場合はエンジンを2気筒運転にし、バッテリの充電状態が100%に至った場合にはエンジンを停止させることが述べられている。 As a technology related to the present invention, Patent Document 2 discloses a drive control device for a hybrid vehicle, in order to prevent overcharge of the battery, when the battery charge state is less than 60%, the six cylinders of the engine are used. Operate everything and allow the battery to be charged with its power generation output. If the battery is charged 80% or more, operate the engine in two cylinders. If the battery reaches 100%, stop the engine. Is stated.
また、特許文献3には、ハイブリッド型電気自動車として、必要発電量について発電機界磁電流とともにエンジン回転数を変更して発電する際に、エンジン回転数はスロットル損失を大きくしないようにあまり低くできないので、エンジン気筒数を少なくすることが述べられている。 Further, in Patent Document 3, as a hybrid electric vehicle, when power generation is performed by changing the engine speed together with the generator field current for the required power generation amount, the engine speed cannot be so low so as not to increase the throttle loss. Therefore, it is stated that the number of engine cylinders is reduced.
また、特許文献4には、動力出力装置として、バッテリが低温のために始動電力が不足するのでエンジン停止を禁止する場合に、エンジンの目標パワーが小さいときに複数気筒のうち一部の気筒のみに燃料を供給してエンジンの継続運転に必要な燃料を節約することが述べられている。 Further, in Patent Document 4, as a power output device, when the engine stop is prohibited because the starting power is insufficient due to the low temperature of the battery, only a part of the plurality of cylinders is selected when the target power of the engine is small. It is stated that the fuel required for the continuous operation of the engine can be saved by supplying fuel.
特許文献1に述べられているように、エンジン、エンジンによって駆動される発電機、発電機によって得られる発電電力で駆動される電動機を備える車両では、エンジンの発生する動力エネルギが直接に車両の駆動軸に伝達されるルートの他に、その一部が動力分配機構によって発電機に振り分けられ、振り分けられた動力エネルギは発電電力に変換され、その電力で電動機が動力エネルギを発生して車両の駆動軸に伝達するルートができる。すなわち、車両の駆動軸に伝達されるエネルギには、エンジンが発生するエネルギが直接に伝達される直達分と、エンジン−発電機−電力−電動機を経由する循環分とがある。ここでエネルギ、動力エネルギ、電力というのは、いずれもパワーの次元を有するものである。 As described in Patent Document 1, in a vehicle including an engine, a generator driven by the engine, and a motor driven by generated power obtained by the generator, the motive energy generated by the engine is directly driven by the vehicle. In addition to the route transmitted to the shaft, a part of the route is distributed to the generator by the power distribution mechanism, and the distributed power energy is converted into generated power, and the electric motor generates the power energy with the power to drive the vehicle. There is a route to transmit to the shaft. In other words, the energy transmitted to the drive shaft of the vehicle includes a direct component in which the energy generated by the engine is directly transmitted and a circulating component that passes through the engine-generator-electric power-motor. Here, energy, power energy, and electric power all have dimensions of power.
このように動力分配機構を経由してエンジンの機械的なエネルギが電気系を循環し再び機械的なエネルギに戻って車両の駆動軸に伝達されることを、エネルギ再循環またはシステム再循環と呼ばれる。このシステム再循環は、エンジンの機械的なエネルギを一旦電気的なエネルギに変換し、再び電気的なエネルギを機械的なエネルギに変換するので、直接にエンジンの機械的なエネルギを利用する場合に比べ、エネルギ変換を2度経由する分、エネルギ利用効率が低下する。すなわち、システム再循環の成分が多くなるにつれ、駆動系全体のエネルギ利用効率が低下することになる。 In this way, the mechanical energy of the engine circulates through the electric system via the power distribution mechanism, returns to the mechanical energy, and is transmitted to the drive shaft of the vehicle, which is called energy recirculation or system recirculation. . This system recirculation converts the engine mechanical energy into electrical energy and then converts the electrical energy back into mechanical energy, so the engine mechanical energy is used directly. In comparison, energy utilization efficiency is reduced by the amount of energy conversion that passes twice. That is, as the system recirculation component increases, the energy utilization efficiency of the entire drive system decreases.
一般的に、動力分配機構はエンジンのエネルギ利用効率を最大にするように、エンジンの動作点を定める。システム再循環の発生を抑制するには、このエンジンの動作点を変更すればよいが、そのままではエンジン単独でのエネルギ利用効率が低下し、駆動系全体としてのエネルギ利用効率がやはり低下することになる。 Generally, the power distribution mechanism determines the operating point of the engine so as to maximize the energy utilization efficiency of the engine. In order to suppress the occurrence of system recirculation, it is sufficient to change the operating point of this engine. However, if it is left as it is, the energy utilization efficiency of the engine alone is lowered, and the energy utilization efficiency of the entire drive system is also lowered. Become.
本発明の目的は、エンジンのエネルギ利用効率をできるだけ維持しながら、システム再循環損失を抑制することを可能とする車両駆動制御システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle drive control system that can suppress a system recirculation loss while maintaining the energy utilization efficiency of an engine as much as possible.
本発明に係る車両駆動制御システムは、エンジンと第1回転電機と第2回転電機とが動力分配機構によって結合されてその出力が車両の駆動軸に供給される車両駆動制御システムにおいて、エンジンが定常運転状態にあり、かつ、第1回転電機または第2回転電機の一方が発電していることにより、エンジンの駆動力の一部が発電用に用いられ、その発電電力で第1回転電機または第2回転電機の他方が駆動力を発生することでシステム再循環損失を生じている状態にあるか否かを判断するシステム再循環判断手段と、システム再循環状態にあると判断されるときに、パワー一定の条件の下でエンジンの稼動気筒数の変更によってエンジン回転数が変更される関係と、エンジン回転数の変更でシステム再循環損失が変更される関係とに基づいて、エネルギ損失をゼロとすることができるエンジン気筒数を算出する手段と、算出されたエンジン気筒数にエンジンの稼動気筒数を変更する気筒数変更手段と、を備えることを特徴とする。 A vehicle drive control system according to the present invention is a vehicle drive control system in which an engine, a first rotating electrical machine, and a second rotating electrical machine are coupled by a power distribution mechanism and the output is supplied to a drive shaft of the vehicle. A part of the driving force of the engine is used for power generation because one of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine is generating electric power in the operating state, and the generated electric power is used to generate the first rotating electric machine or the second rotating electric machine. A system recirculation determination means for determining whether or not the other of the two rotating electric machines is in a state where a system recirculation loss is caused by generating a driving force; Based on the relationship in which the engine speed is changed by changing the number of operating cylinders under constant power conditions and the relationship in which the system recirculation loss is changed by changing the engine speed , Characterized in that it comprises means for calculating the number of engine cylinders, which can be the energy loss is zero, and the cylinder number changing means for changing the number of operating cylinders of the engine to the number of engine cylinders is calculated, the.
また、本発明に係る車両駆動制御システムにおいて、システム再循環判断手段は、エンジンが定常運転状態にあり、かつ、第1回転電機または第2回転電機の一方であってエンジンに結合される方の回転電機が回転しているときに、システム再循環損失が生じている状態にあると判断することが好ましい。 Further, in the vehicle drive control system according to the present invention, the system recirculation determining means is one in which the engine is in a steady operation state and is one of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine and coupled to the engine. It is preferable to determine that a system recirculation loss is occurring when the rotating electrical machine is rotating.
上記構成により、車両駆動制御システムは、システム再循環状態にあると判断されるときに、パワー一定の条件の下でエンジンの稼動気筒数の変更によってエンジン回転数が変更される関係と、エンジン回転数の変更でシステム再循環損失が変更される関係とに基づいて、システム再循環損失をゼロとすることができるエンジン気筒数を算出し、算出されたエンジン気筒数にエンジンの稼動気筒数を変更する。 With the above configuration, when it is determined that the vehicle drive control system is in the system recirculation state, the engine speed is changed by changing the number of operating cylinders of the engine under a constant power condition, and the engine speed Calculate the number of engine cylinders that can make the system recirculation loss zero based on the relationship that the system recirculation loss is changed by changing the number, and change the number of operating cylinders of the engine to the calculated number of engine cylinders To do.
エンジンの稼動気筒数を変更することは、エンジンの出力を稼動気筒数に応じて変更できるが、エンジンのエネルギ利用効率はほとんどそのまま維持できる。したがって、エンジンのエネルギ利用効率をできるだけ維持しながら、システム再循環損失をゼロにすることができる。 Changing the number of operating cylinders of the engine can change the output of the engine according to the number of operating cylinders, but the energy utilization efficiency of the engine can be maintained almost as it is. Therefore, the system recirculation loss can be made zero while maintaining the energy utilization efficiency of the engine as much as possible.
また、車両駆動制御システムにおいて、システム再循環判断手段は、エンジンが定常運転状態にあり、かつ、第1回転電機または第2回転電機の一方であってエンジンに結合される方の回転電機が回転しているときに、システム再循環損失が生じている状態にあると判断する。システム再循環は、エンジンの機械的なエネルギが一旦電気的なエネルギに変換され再び機械的なエネルギに戻されることであるので、2つの回転電機が備えられる場合、いずれか一方が発電機、他方が電動機のときに生じるほか、例えば蓄電装置を経由する場合にも生じる。最も典型的な例は、エンジンに接続される回転電機が発電しているとき、すなわち、その回転電機が回転しているときである。上記構成によれば、この典型的な場合等のときに、容易にシステム再循環の有無を判断できる。 Further, in the vehicle drive control system, the system recirculation determination means is configured such that the engine is in a steady operation state and one of the first rotating electric machine and the second rotating electric machine connected to the engine rotates. It is determined that there is a system recirculation loss. System recirculation means that the mechanical energy of the engine is once converted into electrical energy and returned to mechanical energy, so when two rotating electric machines are provided, one of them is a generator and the other is Occurs when the motor is an electric motor, for example, also when passing through a power storage device. The most typical example is when the rotating electrical machine connected to the engine is generating power, that is, when the rotating electrical machine is rotating. According to the above configuration, it is possible to easily determine the presence or absence of system recirculation in this typical case.
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下では、車両の駆動系として、エンジンと2つの回転電機がプラネタリ機構を用いた動力分配機構によって接続されているものを説明するが、これ以外の構成であってもよい。たとえば、変速機を省略してもよく、プラネタリ機構以外の動力分配機構を用いるものとしてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, a description will be given of a vehicle drive system in which an engine and two rotating electrical machines are connected by a power distribution mechanism using a planetary mechanism, but other configurations may be used. For example, the transmission may be omitted, and a power distribution mechanism other than the planetary mechanism may be used.
以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。 Below, the same code | symbol is attached | subjected to the same element in all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description in the text, the symbols described before are used as necessary.
図1は、車両駆動制御システム10の構成を示す図である。車両駆動制御システム10は、車両の駆動系12と、駆動系12を構成する各要素の動作を全体として制御する車両駆動制御装置40を含んで構成される。車両駆動制御装置40は、シフトレバー34、アクセルペダル36、ブレーキペダル38の操作子に接続され、また、記憶装置50と接続されている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of the vehicle
車両駆動制御システム10は、ユーザの操作子の操作によって要求される内容にしたがって、車両の駆動を制御する機能を有するが、ここでは特に、エンジンのエネルギ炉用効率をできるだけ維持しながらエネルギ再循環損失を抑制する制御を行う機能を有する。
The vehicle
車両の駆動系12は、駆動源として、エンジン14と、第1の回転電機18と、第2の回転電機20とを含む。ここでは、動力分配機構26を介して、エンジン14、第1の回転電機18、第2の回転電機20の動力がユーザの要求に応じて適当に分配され、プロペラシャフト24と固定段減速機28を介して車両の駆動軸25に伝達され、車輪30を駆動する。
The
エンジン14は、いわゆる内燃機関であって、ここでは車両の駆動源の1つである。エンジン14は、予め定められた動作サイクルに従って順次作動する複数の気筒を有する。各気筒は、シリンダ内を往復運動するピストンをそれぞれ有し、各ピストンは、動作位相を相互にずらしながら、クランクシャフトに連結されており、各ピストンの協働的動作によって、クランクシャフトが円滑に回転する。このクランクシャフトがエンジン14の出力軸に接続される。
The
ここでは、8気筒を有するエンジン14が用いられる。エンジン14の稼動気筒数は、車両駆動制御装置40の制御の下で変更することができる。全部の8気筒が稼動するときから一部の気筒を稼動させないものとすると、稼動気筒数にほぼ比例してエンジン14から出力されるトルクが低下する。
Here, an
その低下の様子は、エンジン14のトルク−回転数特性をそのままトルクの大きさを比例低下させたものにほぼ相当する。つまり、稼動気筒数を変更することで、エンジン14のエネルギ利用効率をほぼそのまま維持しながら、トルク−回転数特性をそのままトルクの大きさを比例低下させるものとできる。稼動気筒数の変更の詳細な内容については後述する。
The state of the reduction is substantially equivalent to the torque-rotational speed characteristic of the
第1の回転電機(MG1)18と第2の回転電機(MG2)20は、車両に搭載されるモータ・ジェネレータ(MG)であって、電源・駆動回路部32に含まれる蓄電装置33(後述する図2参照)から電力が供給されるときはモータとして機能し、エンジン14による駆動時、あるいは車両の制動時には発電機として機能する3相同期型回転電機である。図1の例では、2つの回転電機18,20の中の一方を蓄電装置33の充電のための発電機、他方を主として車両走行用としての駆動モータとして用いられる。
The first rotating electrical machine (MG1) 18 and the second rotating electrical machine (MG2) 20 are motor generators (MG) mounted on the vehicle, and are power storage devices 33 (described later) included in the power source /
すなわち、上記のように、車両に搭載されるエンジン14によって第1の回転電機(MG1)18を駆動して発電機として用い、発電された電力を蓄電装置33に供給するものとして用いる。また、第2の回転電機(MG2)20を車両走行のために用いて、力行時には蓄電装置33から電力の供給を受けてモータとして機能して車両の駆動軸25を駆動し、制動時には発電機として機能して回生エネルギを回収し、蓄電装置33に供給するものとできる。
That is, as described above, the first rotating electrical machine (MG1) 18 is driven by the
動力分配機構26はプラネタリ機構であって、外歯歯車であるサンギヤには第1の回転電機18の回転軸が接続され、内歯歯車であるリングギヤには変速機22を介した第2の回転電機20の出力軸がプロペラシャフト24と一体となって接続され、リングギヤとサンギヤの間に配置される外歯歯車である複数のピニオンを公転させるキャリアにはダンパ16を介したエンジン14の出力軸が接続される。
The
車両駆動制御装置40に接続されるシフトレバー34は、ユーザがシフトポジションを変更するときに用いられる操作子である。ユーザによって選択されたシフトポジションの状態は、シフトポジションセンサによって検出され、適当な信号線を介して車両駆動制御装置40に伝送される。
The
アクセルペダル36は、ユーザが加減速を望むとき等に用いられる操作子である。アクセルペダル36の踏込み量は、ユーザの要求トルクに対応する。アクセルペダル36の踏込み量は、アクセル開度とも呼ばれるが、アクセル開度センサによって検出され、適当な信号線を介して車両駆動制御装置40に伝送される。
The
ブレーキペダル38は、ユーザが車両の制動を望むとき等に用いられる操作子である。ブレーキペダル38の踏込み量は、ユーザの要求制動力に対応する。ブレーキペダル38の踏込み量は、ブレーキ踏込み量センサによって検出され、適当な信号線を介して車両駆動制御装置40に伝送される。
The
記憶装置50は、車両駆動制御装置40において実行される車両駆動制御プログラム等を格納する装置である。ここでは、特に、エンジン14の稼動気筒数を変更する際に用いられるエンジン14の動作特性図52が記憶される。エンジン14の動作特性図の詳細については後述する。
The
車両駆動制御装置40は、車両の駆動系12を構成する要素を全体として制御する機能を有する。また、ここでは特に、エンジン14のエネルギ利用効率をできるだけ維持しながらシステム再循環損失を抑制する制御を行う機能を有する。かかる車両駆動制御装置40は、車両搭載に適したコンピュータ等で構成することができる。また、車両駆動制御装置40の機能は、他の車両搭載コンピュータの機能の一部とすることもできる。例えば、車両全体の制御を行うハイブリッドECU等に、車両駆動制御装置40の機能を持たせることができる。
The vehicle
車両駆動制御装置40は、アクセルペダル36等の操作子を介してのユーザの要求を受けて、駆動系12の各要素の作動を制御する駆動制御処理部42と、エンジン14の駆動力の一部が発電用に用いられ、その発電電力で第1回転電機18または第2回転電機20の他方が駆動力を発生することでシステム再循環損失を生じている状態にあるか否かを判断するシステム再循環判断処理部44と、システム再循環状態にあると判断されるときに、パワー一定の条件の下でエンジン14の稼動気筒数の変更によってエンジン回転数が変更される関係と、エンジン回転数の変更でシステム再循環損失が変更される関係とに基づいて、システム再循環損失をゼロとすることができるエンジン気筒数を算出するエンジン気筒数算出処理部46と、算出されたエンジン気筒数にエンジン14の稼動気筒数を変更する気筒数変更処理部48とを含んで構成される。
The vehicle
かかる機能は、ソフトウェアを実行することで実現できる。具体的には、車両駆動制御プログラムのシステム再循環抑制制御ルーティンを実行することで実現できる。これらの機能の一部をハードウェアで実行するものとしてもよい。 Such a function can be realized by executing software. Specifically, this can be realized by executing a system recirculation suppression control routine of the vehicle drive control program. Some of these functions may be executed by hardware.
上記構成の作用、特に車両駆動制御装置40の各機能について図2から図4を用いて説明する。最初に図2を用いてシステム再循環の様子を説明し、次に図3のフローチャートと図4の動作特性図とを用いて、車両駆動制御の様子を説明する。
The operation of the above configuration, in particular, each function of the vehicle
図2は、システム再循環の様子を説明する図である。この図は、エンジン14と、第1の回転電機18と、第2の回転電機20と、この間に動力分配機構26が設けられる場合に、エンジン14が出力するエネルギ60がどのようにして車両の駆動軸25に伝達されるかを示す模式図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the state of system recirculation. This figure shows how
図2において、エンジン14から出力されるエネルギ60は、機械的なエネルギであるが、上記のように動力分配機構26のキャリアに伝達される。動力分配機構26では、キャリアとリングギヤとの歯数比に応じて回転数とトルクを変換してプロペラシャフト24にエネルギ62を伝達する。また、キャリアとサンギヤとの歯数比に応じて回転数とトルクを変換して第1の回転電機18に一部のエネルギ64を伝達する。
In FIG. 2,
ここで、動力分配機構26は機械的動力分配であるので、分配効率を1と考えれば、エネルギ60=エネルギ62+エネルギ64である。
Here, since the
第1の回転電機(MG1)18では、伝達されたエネルギ64に基づいて発電することで、機械的なエネルギ64を電気的なエネルギ65に変換する。ここでは機械−電磁変換によってエネルギ変換が行われるので、その変換効率をa1%とすると、エネルギ65=a1×(エネルギ64)である。
The first rotating electrical machine (MG1) 18 converts
発電された電気的なエネルギ65は、車両駆動制御装置40の指示に従って蓄電装置33を充電し、蓄電装置33から必要に応じ電力が放電されることになるが、ここでは、説明を簡単にするため、エネルギ65は蓄電装置33を充電するためには用いられずに、その全部が第2の回転電機20に供給されるものとする。
The generated
なお、蓄電装置33の充電と放電を介して第2の回転電機20に電力が供給される場合には、蓄電装置33の充放電効率a2がエネルギ65に乗じられて、エネルギ60に対応する分としては、より少ないエネルギが第2の回転電機20に供給されることになる。ここでは、蓄電装置33の充放電を介さないとするので、a2=1とすればよい。
When electric power is supplied to the second rotating
第2の回転電機20では、供給された電気的なエネルギ65を用いてモータとして作用し、その出力軸に機械的なエネルギ66を出力する。ここでは電磁−機械変換によってエネルギ変換が行われるので、その変換効率をa3%とすると、エネルギ66=a3×(エネルギ65)=a1×a3×(エネルギ64)である。つまり、第2の回転電機20からは変速機22を介してプロペラシャフト24にエネルギ66=a1×a3×(エネルギ64)を出力する。
The second rotating
上記のように、エンジン14からは、動力分配機構26を介してエネルギ62がプロペラシャフト24に出力されているので、プロペラシャフト24には、エネルギ68=(エネルギ62)+(エネルギ66)が出力され、このエネルギが車両の駆動軸25に伝達される。
As described above, since the
ここで、エンジン14から出力されたエネルギ60と、実際に車両の駆動軸25に伝達されたエネルギ68とを比較すると、エネルギ68は、エネルギ60に比較して、Δエネルギ=(エネルギ60)−(エネルギ68)=(エネルギ60)−(エネルギ62)−(エネルギ66)だけ少なくなっている。エネルギ60のエネルギ62への分配率をβとすると、(エネルギ62)=β×(エネルギ60)であり、(エネルギ64)=(1−β)×(エネルギ60)である。このΔエネルギは、機械的なエネルギを一旦電気的なエネルギに変換下後、再び機械的なエネルギとして循環させることで生じる損失である。これがシステム再循環損失に相当する。
Here, when the
ここで、βとa1,a3を用いると、システム再循環損失Δエネルギは、Δエネルギ=(エネルギ60)−(エネルギ62)−(エネルギ66)=(エネルギ60)−β×(エネルギ60)−a1×a3×(エネルギ64)={(1−β)−(1−β)×a1×a3}×(エネルギ60)=(1−β)×(1−a1×a3)×(エネルギ60)として計算される。 Here, when β and a 1 , a 3 are used, the system recirculation loss Δ energy is Δ energy = (energy 60) − (energy 62) − (energy 66) = (energy 60) −β × (energy 60 ) -a 1 × a 3 × (energy 64) = {(1-β ) - (1-β) × a 1 × a 3} × ( energy 60) = (1-β) × (1-a 1 × a 3 ) × (energy 60).
システム再循環損失Δエネルギを抑制するには、エンジン14−発電機−電動機−プロペラシャフト24というシステム再循環を抑制すればよい。このシステム再循環は、動力分配機構26における動力分配で定まるので、車両駆動制御装置40による制御によって抑制することが可能である。
In order to suppress the system recirculation loss Δ energy, the system recirculation of engine 14 -generator-motor-
1つの具体的な方法は、エンジン14による発電機の駆動を行わないように、動力分配を行うことである。他の方法は、さらに、蓄電装置33から電動機に電力を供給しないことである。これらの方法を組み合わせて、システム再循環を抑制する制御を行うことができる。しかしながら、動力分配の変更は、そのままではエンジン14の動作点を変更することになるので、エンジン14の単独でのエネルギ利用効率が低下する。すなわち、システム再循環損失を抑制するとエンジン14のエネルギ利用効率が低下する。
One specific method is to perform power distribution so that the
そこで、図3は、エンジン14のエネルギ利用効率をできるだけ維持しながらシステム再循環損失を抑制する制御の手順を示すフローチャートである。ここでは、まず、エンジン14が定常運転か否かが判断される(S10)。この判断をする理由は、エンジン14が定常運転しているときには、エンジン14のエネルギ利用効率を最大とするようにエンジン14の動作点が設定されているので、システム再循環が生じている可能性が高いためである。すなわち、エンジン14の動作点が最大エネルギ利用効率となるように設定されると、その条件の下で、シフトレバー34、アクセルペダル36、ブレーキペダル38によって指示されるユーザの加減速要求等を実現するために、第1の回転電機18、第2の回転電機20、蓄電装置33を効果的に用いている。すなわち、システム再循環を行いながら車両が運行されている可能性が高い。
FIG. 3 is a flowchart showing a control procedure for suppressing the system recirculation loss while maintaining the energy utilization efficiency of the
次に、具体的にシステム再循環が生じているか否かが判断される(S12)。システム再循環は、第1の回転電機18、第2の回転電機20、蓄電装置33の少なくともいずれか1つからエネルギの出入りがあることで生じるので、これらのエネルギの出入りを監視することで判断を行うことができる。蓄電装置33のエネルギ出入りは、充放電制御の信号を監視することで可能である。第1の回転電機18と第2の回転電機20については、いずれかが発電機として作動していることを検知したときにシステム再循環が生じていると判断することができる。
Next, it is determined whether or not system recirculation has occurred (S12). Since system recirculation occurs when energy enters and exits at least one of the first rotating
最も典型的には、第1の回転電機18がエンジン14の駆動力を受けて発電することが多いので、第1の回転電機18が回転するか否かで、システム再循環が生じているか否かの判断とすることができる。
Most typically, since the first rotating
S12で判断が肯定されて、システム再循環が生じている場合には、次にシステム再循環損失をゼロとなる要求エンジン回転数を算出する(S14)。この工程は、車両駆動制御装置40のシステム再循環判断処理部44の機能によって実行される。上記のように、エンジン14が定常運転しているときは、エンジン14の単独のエネルギ利用効率が最大となる動作点が用いられているので、これを、システム再循環が生じない動作点に移動させればよい。
If the determination in step S12 is affirmative and system recirculation has occurred, then the required engine speed at which the system recirculation loss is zero is calculated (S14). This step is executed by the function of the system recirculation
この算出は、エンジン14の動作点をパワー一定の条件の下で変更して、システム再循環損失が減少させ、ちょうどシステム再循環損失がゼロとなるようにすることで行うことができる。典型的な1つの例は、エンジン14のパワー一定の下で、第1の回転電機18の回転数をゼロとできるような動力分配を算出することである。
This calculation can be performed by changing the operating point of the
図4に、システム再循環損失をゼロにするための要求エンジン回転数を求める様子を示す。この図は、エンジン14の動作特性図52で、予め車両の仕様に応じて求めておくことができる。そして、車両駆動制御装置40に接続される記憶装置50に記憶し、必要に応じ読み出して利用することができる。
FIG. 4 shows how the required engine speed for obtaining zero system recirculation loss is obtained. This figure is an operation characteristic diagram 52 of the
なお、図4ではマップの形式で示されているが、記憶装置50には、それ以外の形式で記憶するものとできる。例えば、エンジン回転数、トルク、パワー、気筒数、エネルギ利用効率等について、適当なものを入力変数として、所望のものを出力することができるルックアップテーブル、計算式等の形式で記憶することができる。
Although shown in the map format in FIG. 4, the
動作特性図52は、横軸に要求エンジン回転数NEをとり、縦軸にエンジン要求トルクTEがとられている。そして、回転数とトルクの積はパワーであるので、等パワー線がP1,P2,P3で示されている。ここでは、P1<P2<P3である。また、実験的に求められるエンジン14の等エネルギ利用効率線がα1,α2,α3,α4で示されている。ここでは、α1>α2>α3>α4である。
Operation characteristic diagram 52, the horizontal axis represents the required engine rotational speed N E, the engine required torque T E on the vertical axis is taken. Since the product of the rotation speed and the torque is power, equal power lines are indicated by P 1 , P 2 , and P 3 . Here, P 1 <P 2 <P 3 . Further, the equal energy utilization efficiency lines of the
そして、エンジン14の動作点設定線はC8で示されている。この動作点設定線C8は、エンジン14の要求動作点である(NE,TE)が、できるだけエネルギ利用効率が高い点を通るように設定される。すなわち、等エネルギ利用効率線の最大点を通過して、等エネルギ利用効率線に直交する方向に沿って、動作点設定線C8が引かれる。ここで、C8とは、エンジン14が8気筒全部を稼動させたときの動作点設定線であることを示している。
The operating point setting line of the
図4において、エンジン14が定常運転している場合は、アクセルペダル36によって指示される要求トルクと、車両の走行速度で定まる要求パワーを示す等パワー線と、動作点設定線C8との交点が実際の動作点とされる。図4の例では、要求パワーをP2として、等パワー線P2と動作点設定線C8との交点(NE1,TE1)が実際の動作点となる。図4に示されるように、この動作点は、エンジン14のエネルギ利用効率がα1よりも高く、ほとんど最大効率のところに設定されている。
4, if the
図3のS12で判断が肯定されると、図4において、パワー一定の条件の下で、すなわち等パワー線P2の上で、動作点を移動させ、その各点においてシステム再循環損失が算出される。システム再循環損失の算出は、図2で説明したように、Δエネルギ=(1−β)×(1−a1×a3)×(エネルギ60)で求めることができる。(1−β)は、エンジン14から出力されるエネルギのうち発電に分配される割合であるので、発電に分配される割合をできるだけ少なくすることで、システム再循環損失を抑制することができる。
When an affirmative determination is made in S12 in FIG. 3, 4, calculated under the constant power condition, i.e. on an equal power line P 2, to move the operating point, the system recirculation losses at the respective points Is done. The calculation of the system recirculation loss can be obtained by Δenergy = (1−β) × (1−a 1 × a 3 ) × (energy 60) as described in FIG. Since (1-β) is the ratio of energy output from the
いま、システム再循環損失をゼロにするときの動作点が(NE2,TE2)として算出されたものとすれば、S14における算出は、要求エンジン回転数=NE1である。このとき、エンジン14が気筒数8の状態であれば、この動作点(NE2,TE2)におけるエンジン14のエネルギ利用効率は、図4より、α3とα4との間で、当初の動作点(NE1,TE1)におけるエネルギ利用効率α1以上に比べれば低いエネルギ利用効率となる。
Assuming that the operating point when the system recirculation loss is zero is calculated as (N E2 , T E2 ), the calculation in S14 is the required engine speed = N E1 . At this time, if the
そこで、図3のS16において、パワー一定の条件の下でエンジン14の稼動気筒数の変更によってエンジン回転数NEが変更される関係を用いて、動作点(NE2,TE2)で作動できるエンジン14の稼動気筒数を算出する。この工程は、車両駆動制御装置40のエンジン気筒数算出処理部46の機能によって実行される。
Therefore, in S16 of FIG. 3, the engine can be operated at the operating point (N E2 , T E2 ) using the relationship that the engine speed N E is changed by changing the number of operating cylinders of the
エンジン14の稼動気筒数を変更すると、その動作点設定線のトルク−回転数特性は、そのままトルクの大きさを比例低下させたものにほぼ相当するように変化する。図4では、稼動気筒数が7のときの動作点設定線をC7で示し、稼動気筒数が6のときの動作点設定線をC6で示し、稼動気筒数が5のときの動作点設定線をC5で示してある。図4に示されるように、稼動気筒数を変更すると、そのときの動作点設定線は、稼動気筒数の減少割合にほぼ比例して、縦軸を縮めたものとなる。
When the number of operating cylinders of the
上記の例で、パワーをP2一定の条件の下、動作点(NE2,TE2)で作動できるエンジン14の稼動気筒数は、6気筒となる。このときの動作点設定線C6は、元々の動作点設定線C8について縦軸を稼動気筒数比である6/8=0.75の比率で縮めたものとほぼ同じものとなる。したがって、等パワー線P2上で変更される動作点(NE2,TE2)が元々の動作点(NE1,TE1)から大幅に移動しない限り、動作点(NE2,TE2)は、動作点設定線C6においても最大エネルギ利用効率点の近傍にある。すなわち、エンジン14のエネルギ利用効率を、α1以上である当初の動作点(NE1,TE1)におけるエネルギ利用効率とほぼ同じ値として、そのまま維持することができる。
In the above example, the number of operating cylinders of the
こうしてエンジン14の稼動気筒数の算出が行われると、算出された稼動気筒数にエンジン14の作動状態を変更する(S18)。この工程は、車両駆動制御装置40の気筒数変更処理部48の機能によって実行される。
When the number of operating cylinders of the
このようにして、エンジン14の稼動気筒数を変更することで、エネルギ利用効率をできるだけ維持しながら、システム再循環損失をゼロにすることができる。勿論、全体のエネルギ効率を最大とするために、システム再循環損失をわずかに生じさせながら、エンジン14のエネルギ利用効率を維持するものとすることもできる。
In this way, by changing the number of operating cylinders of the
本発明に係る車両駆動制御システムは、エンジンと第1回転電機と第2回転電機とが動力分配機構によって結合されてその出力が車両の駆動軸に供給されるシステムに利用できる。 The vehicle drive control system according to the present invention can be used in a system in which an engine, a first rotating electrical machine, and a second rotating electrical machine are coupled by a power distribution mechanism and the output is supplied to a drive shaft of the vehicle.
10 車両駆動制御システム、12 駆動系、14 エンジン、16 ダンパ、18,20 回転電機、22 変速機、24 プロペラシャフト、25 駆動軸、26 動力分配機構、28 固定段減速機、30 車輪、32 電源・駆動回路部、33 蓄電装置、34 シフトレバー、36 アクセルペダル、38 ブレーキペダル、40 車両駆動制御装置、42 駆動制御処理部、44 システム再循環判断処理部、46 エンジン気筒数算出処理部、48 気筒数変更処理部、50 記憶装置、52 動作特性図、60,62,64,65,66,68 エネルギ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
エンジンが定常運転状態にあり、かつ、第1回転電機または第2回転電機の一方が発電していることにより、エンジンの駆動力の一部が発電用に用いられ、その発電電力で第1回転電機または第2回転電機の他方が駆動力を発生することでシステム再循環損失を生じている状態にあるか否かを判断するシステム再循環判断手段と、
システム再循環状態にあると判断されるときに、パワー一定の条件の下でエンジンの稼動気筒数の変更によってエンジン回転数が変更される関係と、エンジン回転数の変更でシステム再循環損失が変更される関係とに基づいて、システム再循環損失をゼロとすることができるエンジン気筒数を算出する手段と、
算出されたエンジン気筒数にエンジンの稼動気筒数を変更する気筒数変更手段と、
を備えることを特徴とする車両駆動制御システム。 In a vehicle drive control system in which an engine, a first rotating electrical machine, and a second rotating electrical machine are coupled by a power distribution mechanism and an output thereof is supplied to a drive shaft of the vehicle,
Since the engine is in a steady operation state and one of the first rotating electric machine or the second rotating electric machine is generating electric power, a part of the driving force of the engine is used for electric power generation, and the first rotation is generated by the generated electric power. System recirculation determination means for determining whether the other of the electric machine or the second rotating electric machine is in a state where a system recirculation loss is caused by generating a driving force;
When it is determined that the system is in a recirculation state, the engine speed is changed by changing the number of operating cylinders under a constant power condition, and the system recirculation loss is changed by changing the engine speed. Means for calculating the number of engine cylinders that can reduce the system recirculation loss to zero based on
Cylinder number changing means for changing the number of operating cylinders of the engine to the calculated number of engine cylinders;
A vehicle drive control system comprising:
システム再循環判断手段は、
エンジンが定常運転状態にあり、かつ、第1回転電機または第2回転電機の一方であってエンジンに結合される方の回転電機が回転しているときに、システム再循環損失が生じている状態にあると判断することを特徴とする車両駆動制御システム。 The vehicle drive control system according to claim 1,
System recirculation judgment means
A state in which a system recirculation loss occurs when the engine is in a steady operation state and one of the first rotating electric machine or the second rotating electric machine and the rotating electric machine coupled to the engine is rotating. A vehicle drive control system characterized in that it is determined that
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JP2009097898A JP2010247604A (en) | 2009-04-14 | 2009-04-14 | Vehicle drive control system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012176308A1 (en) * | 2011-06-23 | 2012-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle, vehicle control method, and vehicle control apparatus |
JP2013244786A (en) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Toyota Motor Corp | Hybrid vehicle |
-
2009
- 2009-04-14 JP JP2009097898A patent/JP2010247604A/en active Pending
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