JP2011183910A - Hybrid vehicle and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関し、詳しくは、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸とを遊星歯車機構の3つの回転要素に接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に電動機を取り付けたハイブリッド自動車およびこうしたハイブリッド自動車の制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof, and more specifically, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of an internal combustion engine, and a rotary shaft of a generator are connected to three rotary elements of a planetary gear mechanism and the drive shaft. The present invention relates to a hybrid vehicle in which an electric motor is attached so that power can be output, and a control method for such a hybrid vehicle.
従来、この種のハイブリッド自動車としては、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とをプラネタリギヤのリングギヤ,キャリア,サンギヤに接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に第2モータを取り付けたハイブリッド自動車において、車速が閾値より小さいときには騒音排除用動作ラインを用いて設定される目標運転ポイントでエンジンが運転されると共に走行に要求される要求トルクにより走行するようエンジンと第1モータと第2モータとを制御し、車速が閾値より大きいときには効率用動作ラインを用いて設定される目標運転ポイントでエンジンが運転されると共に走行に要求される要求トルクにより走行するようエンジンと第1モータと第2モータとを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動車では、燃費を優先するためのエコスイッチを備え、エコスイッチがオンとされたときには騒音排除用動作ラインと効率用動作ラインとを切り替える閾値を小さくすることにより、効率用動作ラインの使用領域を大きくしてエネルギ効率の向上を図っている。 Conventionally, in this type of hybrid vehicle, the drive shaft connected to the axle, the output shaft of the engine, and the rotary shaft of the first motor are connected to the planetary gear ring gear, carrier, sun gear, and power can be output to the drive shaft. In a hybrid vehicle equipped with a second motor, when the vehicle speed is smaller than a threshold value, the engine is operated at a target operating point set by using the noise elimination operation line, and the engine is driven so as to travel at a required torque required for traveling. The engine controls the first motor and the second motor so that when the vehicle speed is greater than the threshold value, the engine is operated at a target operating point set using the efficiency operation line and travels with the required torque required for traveling. That control the first motor and the second motor have been proposed (for example, special References 1). This vehicle is equipped with an eco switch for giving priority to fuel efficiency, and when the eco switch is turned on, the threshold for switching between the noise elimination operation line and the efficiency operation line is reduced, so that the operating area of the efficiency operation line is used. To increase energy efficiency.
上述の車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とをプラネタリギヤのリングギヤ,キャリア,サンギヤに接続すると共に駆動軸に動力を出力可能に第2モータを取り付けたハイブリッド自動車では、大気圧の変化によるエンジンからの出力の変動や第1モータや第2モータの経年使用による損失の変化などにより、目標運転ポイントでエンジンを運転して要求トルクを出力して走行するよう制御すると、バッテリを充放電すべき目標充放電電力からズレた充放電電力によりバッテリが充放電されるときがある。このとき、目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消すように補正パワーを設定し、この補正パワーを用いてエンジンから出力すべきパワーを補正することも行なわれているが、エンジンの目標運転ポイントが騒音排除動作ラインにおける騒音が生じる領域の近傍となるときには、補正パワーの変動によりエンジン22の運転ポイントが変動し、エンジン22が騒音を生じる領域内の運転ポイントで運転されて騒音を生じ、運転者や乗員に不快感を与える場合が生じる。
A hybrid vehicle in which the drive shaft coupled to the above-described axle, the output shaft of the engine, and the rotation shaft of the first motor are connected to the ring gear, carrier, sun gear of the planetary gear, and the second motor is attached so that power can be output to the drive shaft. Then, the engine is driven at the target operating point to output the required torque and run based on fluctuations in output from the engine due to changes in atmospheric pressure and changes in loss due to aging of the first and second motors. Then, the battery may be charged / discharged by the charge / discharge power deviated from the target charge / discharge power to be charged / discharged. At this time, the correction power is set so as to cancel the difference between the target charge / discharge power and the actual charge / discharge power, and the power to be output from the engine is corrected using this correction power. When the target operation point of the engine is in the vicinity of the noise generation region in the noise elimination operation line, the operation point of the
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、騒音や振動により運転者や乗員に不快感を与える騒音振動領域の近傍で内燃機関を運転するときに、騒音振動領域の外側で内燃機関を安定して運転するようにすることを主目的とする。 The hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention stabilizes the internal combustion engine outside the noise vibration region when the internal combustion engine is operated in the vicinity of the noise vibration region that causes discomfort to the driver and passengers due to noise and vibration. The main purpose is to drive.
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、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 and the control method thereof employ 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、
内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記二次電池の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する機関運転制約設定手段と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に応じて該二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記設定された走行用パワーと前記設定された目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定する目標機関パワー設定手段と、
前記検出される充放電電力と前記設定された目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する補正パワー設定手段と、
前記設定された目標機関パワーと前記設定された補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定する目標値設定手段と、
前記設定された目標回転数と前記設定された目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine, a generator capable of power input / output, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. A hybrid vehicle comprising a gear mechanism, an electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft, and a secondary battery that exchanges electric power with the generator and the electric motor,
Charge / discharge power detection means for detecting charge / discharge power of the secondary battery;
An operating region in which noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine makes a passenger feel uncomfortable among the regions in which the internal combustion engine can be operated due to an efficient operation constraint that is a constraint consisting of the rotational speed and torque for efficiently operating the internal combustion engine. Engine operation constraint setting means for setting engine operation constraints obtained by excluding the noise vibration region,
Traveling power setting means for setting traveling power required for traveling;
Target charge / discharge power setting means for setting target charge / discharge power to charge / discharge the secondary battery according to the state of the secondary battery;
Target engine power setting means for setting target engine power to be output from the internal combustion engine based on the set traveling power and the set target charge / discharge power;
Correction power setting means for setting correction power for canceling the difference between the detected charge / discharge power and the set target charge / discharge power;
When a command power, which is the sum of the set target engine power and the set correction power, is output from the internal combustion engine by operation based on the efficiency operation constraint, the internal combustion engine operates in the noise vibration region. To set the rotational speed obtained by applying the target engine power to the engine operation constraint as the target rotational speed at which the internal combustion engine is to be operated and to output the command power at the set target rotational speed Is set as a target torque to be output from the internal combustion engine, and when the command power is output from the internal combustion engine by an operation based on the efficiency operation constraint, the internal combustion engine is operated outside the noise vibration region. The rotation speed and torque obtained by applying the command power to the engine operation constraint are set as the target rotation speed and the target torque. Target value setting means for setting as,
The internal combustion engine and the power generation so that the internal combustion engine is operated at an operation point composed of the set target rotational speed and the set target torque, and the set traveling power is output to the drive shaft. Control means for controlling the machine and the motor;
It is a summary to provide.
この本発明のハイブリッド自動車では、まず、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する。続いて、走行に要求される走行用パワーと二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に二次電池を充放電する充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する。そして、設定した目標機関パワーと設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。即ち、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、補正パワーを含まない目標機関パワーを機関運転制約に適用して目標回転数として設定すると共に目標回転数で補正パワーを含む指令パワーを出力するためのトルクを目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御するのである。内燃機関の目標回転数の設定には補正パワーを含まない目標機関パワーを用いるから、二次電池の目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消す補正パワーが変動しても、内燃機関の目標回転数が変動することがない。そして、内燃機関の目標トルクの設定には補正パワーを含む指令パワーを用いるから、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などがあっても、内燃機関から本来出力すべきトルクを出力することができる。この本来出力すべきトルクは、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じていないとき、即ち補正パワーが値0となるときであるから、機関目標パワーを機関運転制約に適用して得られるトルクとなる。従って、上述の制御を行なうことにより、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができる。この結果、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じても、内燃機関を騒音振動領域の外側で安定して運転することができる。また、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができるから、機関運転制約の設定の際に用いる内燃機関の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくして機関運転制約をより効率のよい制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。さらに、補正パワーが変動しても内燃機関の目標回転数は変動しないから、内燃機関の制御性を向上させることができる。 In the hybrid vehicle according to the present invention, first, noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine in the region where the internal combustion engine can be operated from the efficient operation restriction which is a restriction composed of the rotation speed and the torque for efficiently operating the internal combustion engine. The engine operation restrictions obtained by excluding the noise vibration region, which is an operation region that gives the passenger a sense of incongruity, are set. Subsequently, the target engine power to be output from the internal combustion engine is set based on the driving power required for traveling and the target charge / discharge power to charge / discharge the secondary battery, and charging / discharging to charge / discharge the secondary battery The correction power for canceling the difference between the power and the target charge / discharge power is set. When the command power, which is the sum of the set target engine power and the set correction power, is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficient operation constraint, the target engine is operated in the noise vibration region. The engine speed is set as the target engine speed at which the internal combustion engine should be operated, and the torque to output the command power at the set target engine speed is output from the internal combustion engine. The internal combustion engine is operated at an operation point including the set target rotational speed and target torque, and the internal combustion engine, the generator, and the electric motor are controlled so that the traveling power is output to the drive shaft. In other words, when the command power is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficient operation constraint, when the internal combustion engine is operated in the noise vibration region, the target engine power not including the correction power is applied to the engine operation constraint and the target rotation is performed. The torque for outputting the command power including the correction power at the target rotational speed is set as the target torque, the internal combustion engine is operated at the operating point consisting of the target rotational speed and the target torque, and the traveling power The internal combustion engine, the generator, and the electric motor are controlled so that is output to the drive shaft. Since the target engine power that does not include the correction power is used for setting the target engine speed of the internal combustion engine, even if the correction power that cancels the difference between the target charge / discharge power of the secondary battery and the actual charge / discharge power fluctuates, The target engine speed does not fluctuate. And since the command power including the correction power is used to set the target torque of the internal combustion engine, even if there is a change in the output of the internal combustion engine due to a change in atmospheric pressure or a change in loss due to the aging of the generator or motor, Torque that should be output from the internal combustion engine can be output. The torque that should be output originally is when there is no change in the output of the internal combustion engine due to a change in the atmospheric pressure, or a change in loss due to aging of the generator or motor, that is, when the correction power becomes zero. The torque obtained by applying the engine target power to the engine operation restriction. Therefore, by performing the above-described control, the internal combustion engine can be stably operated at the operation point where the engine operation restriction is imposed. As a result, even if fluctuations in the output of the internal combustion engine due to changes in atmospheric pressure or changes in loss due to aging of the generator or motor occur, the internal combustion engine can be stably operated outside the noise vibration region. In addition, since the internal combustion engine can be stably operated at the operation point where the engine operation restriction is imposed, the margin for considering the deviation of the operation point of the internal combustion engine used when setting the engine operation restriction is reduced. Thus, the engine operation restriction can be made more efficient, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved. Further, the controllability of the internal combustion engine can be improved because the target rotational speed of the internal combustion engine does not vary even if the correction power varies.
こうした本発明のハイブリッド自動車において、車両が搭載する補機が消費する電力である補機消費電力を推定する補機消費電力推定手段を備え、前記目標機関パワー設定手段は、前記走行用パワーと前記目標充放電電力に相当するパワーと前記補機消費電力に相当するパワーとの和に基づいて前記目標機関パワーを設定する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、補機により消費される補機消費電力を補正パワーに含めることなく、内燃機関の目標回転数を設定することができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the hybrid vehicle includes auxiliary machine power consumption estimating means for estimating auxiliary machine power consumption that is power consumed by an auxiliary machine mounted on the vehicle, and the target engine power setting means includes the driving power and the power It may be a means for setting the target engine power based on the sum of the power corresponding to the target charge / discharge power and the power corresponding to the auxiliary machine power consumption. In this way, the target engine speed of the internal combustion engine can be set without including the auxiliary machine power consumption consumed by the auxiliary machine in the correction power.
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記機関運転制約設定手段は、車速が大きいほど前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとして前記機関運転制約を設定する手段である、ものとすることもできる。車速が大きいほど内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとすることができるのは、車速が大きいほど走行による騒音や振動が大きくなるために内燃機関の運転により生じる騒音や振動がマスクされ、乗員に違和感を与えないようになることに基づく。このように機関運転制約を設定することにより、車速が大きいほど効率のよい機関運転制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention, the engine operation restriction setting means sets the engine operation restriction on the assumption that the operation region in which noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine makes a passenger feel uncomfortable decreases as the vehicle speed increases. It can also be a means. The higher the vehicle speed is, the smaller the operating range in which the noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine can cause the passengers to feel strange is that the higher the vehicle speed, the greater the noise and vibration caused by driving. This is based on the fact that the noise and vibrations that occur are masked and the passengers are not discomforted. By setting the engine operation restriction in this manner, the engine operation restriction can be made more efficient as the vehicle speed increases, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
さらに、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域外で運転することになるときの制御を騒音振動領域内で運転することになるときの制御に比して簡易なものとすることができる。 Furthermore, in the hybrid vehicle of the present invention, when the command power is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficiency operation constraint, the control means is configured to operate the internal combustion engine outside the noise vibration region. The engine speed and torque obtained by applying power to the engine operation constraint are set as the target engine speed and the target torque, and the internal combustion engine is operated at an operation point consisting of the set target engine speed and the set target torque. And the means for controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor so that the set traveling power is output to the drive shaft. In this way, when the command power is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficient operation constraint, the control when the internal combustion engine is operated outside the noise vibration region is changed to the control when the operation is performed within the noise vibration region. In comparison, it can be simplified.
本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、動力の入出力が可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との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、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりを行なう二次電池と、を備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
(a)前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定し、
(b)走行に要求される走行用パワーと前記二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に前記二次電池を充放電する充放電電力と前記目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定し、
(c)前記設定した目標機関パワーと前記設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine, a generator capable of power input / output, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. A control method of a hybrid vehicle comprising: a gear mechanism; an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft; and a secondary battery that exchanges electric power with the generator and the electric motor,
(A) Noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine out of a region where the internal combustion engine can be operated due to an efficient operation restriction, which is a restriction composed of a rotational speed and torque for efficiently operating the internal combustion engine. Set the engine operation restrictions obtained by excluding the noise and vibration areas that are given,
(B) A target engine power to be output from the internal combustion engine is set based on a traveling power required for traveling and a target charging / discharging power to charge / discharge the secondary battery, and the secondary battery is charged / discharged. Set a correction power to cancel the difference between the target charge / discharge power and the target charge / discharge power,
(C) When a command power that is the sum of the set target engine power and the set correction power is output from the internal combustion engine by an operation based on the efficient operation constraint, the internal combustion engine is operated within the noise vibration region. When the engine speed is to be set, the rotational speed obtained by applying the target engine power to the engine operation constraint is set as the target rotational speed at which the internal combustion engine is to be operated, and the command power is output at the set target rotational speed. Torque is set as a target torque to be output from the internal combustion engine, the internal combustion engine is operated at an operating point consisting of the set target rotational speed and the set target torque, and the traveling power is Controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor to be output to a drive shaft;
This is the gist.
この本発明のハイブリッド自動車の制御方法では、まず、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する。続いて、走行に要求される走行用パワーと二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に二次電池を充放電する充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する。そして、設定した目標機関パワーと設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、設定した目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御する。即ち、指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、補正パワーを含まない目標機関パワーを機関運転制約に適用して目標回転数として設定すると共に目標回転数で補正パワーを含む指令パワーを出力するためのトルクを目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御するのである。内燃機関の目標回転数の設定には補正パワーを含まない目標機関パワーを用いるから、二次電池の目標充放電電力と実際の充放電電力との差を打ち消す補正パワーが変動しても、内燃機関の目標回転数が変動することがない。そして、内燃機関の目標トルクの設定には補正パワーを含む指令パワーを用いるから、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などがあっても、内燃機関から本来出力すべきトルクを出力することができる。この本来出力すべきトルクは、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じていないとき、即ち補正パワーが値0となるときであるから、機関目標パワーを機関運転制約に適用して得られるトルクとなる。従って、上述の制御を行なうことにより、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができる。この結果、大気圧の変化による内燃機関の出力の変動や発電機や電動機の経年使用による損失の変化などが生じても、内燃機関を騒音振動領域の外側で安定して運転することができる。また、内燃機関を機関運転制約が課された運転ポイントで安定して運転することができるから、機関運転制約の設定の際に用いる内燃機関の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくして機関運転制約をより効率のよい制約とすることができ、車両の燃費を向上させることができる。さらに、補正パワーが変動しても内燃機関の目標回転数は変動しないから、内燃機関の制御性を向上させることができる。 In the hybrid vehicle control method of the present invention, first, noise generated by the operation of the internal combustion engine in the region where the internal combustion engine can be operated due to the efficient operation restriction which is a restriction consisting of the rotational speed and the torque for efficiently operating the internal combustion engine. Alternatively, engine operation restrictions obtained by excluding a noise vibration region, which is an operation region in which vibrations cause an uncomfortable feeling to the occupant, are set. Subsequently, the target engine power to be output from the internal combustion engine is set based on the driving power required for traveling and the target charge / discharge power to charge / discharge the secondary battery, and charging / discharging to charge / discharge the secondary battery The correction power for canceling the difference between the power and the target charge / discharge power is set. When the command power, which is the sum of the set target engine power and the set correction power, is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficient operation constraint, the target engine is operated in the noise vibration region. The engine speed is set as the target engine speed at which the internal combustion engine should be operated, and the torque to output the command power at the set target engine speed is output from the internal combustion engine. The internal combustion engine is operated at an operation point including the set target rotational speed and target torque, and the internal combustion engine, the generator, and the electric motor are controlled so that the traveling power is output to the drive shaft. In other words, when the command power is output from the internal combustion engine by the operation based on the efficient operation constraint, when the internal combustion engine is operated in the noise vibration region, the target engine power not including the correction power is applied to the engine operation constraint and the target rotation is performed. The torque for outputting the command power including the correction power at the target rotational speed is set as the target torque, the internal combustion engine is operated at the operating point consisting of the target rotational speed and the target torque, and the traveling power The internal combustion engine, the generator, and the electric motor are controlled so that is output to the drive shaft. Since the target engine power that does not include the correction power is used for setting the target engine speed of the internal combustion engine, even if the correction power that cancels the difference between the target charge / discharge power of the secondary battery and the actual charge / discharge power fluctuates, The target engine speed does not fluctuate. And since the command power including the correction power is used to set the target torque of the internal combustion engine, even if there is a change in the output of the internal combustion engine due to a change in atmospheric pressure or a change in loss due to the aging of the generator or motor, Torque that should be output from the internal combustion engine can be output. The torque that should be output originally is when there is no change in the output of the internal combustion engine due to a change in the atmospheric pressure, or a change in loss due to aging of the generator or motor, that is, when the correction power becomes zero. The torque obtained by applying the engine target power to the engine operation restriction. Therefore, by performing the above-described control, the internal combustion engine can be stably operated at the operation point where the engine operation restriction is imposed. As a result, even if fluctuations in the output of the internal combustion engine due to changes in atmospheric pressure or changes in loss due to aging of the generator or motor occur, the internal combustion engine can be stably operated outside the noise vibration region. In addition, since the internal combustion engine can be stably operated at the operation point where the engine operation restriction is imposed, the margin for considering the deviation of the operation point of the internal combustion engine used when setting the engine operation restriction is reduced. Thus, the engine operation restriction can be made more efficient, and the fuel efficiency of the vehicle can be improved. Further, the controllability of the internal combustion engine can be improved because the target rotational speed of the internal combustion engine does not vary even if the correction power varies.
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、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、モータMG1およびモータMG2と電力のやりとりを行なうバッテリ50と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えば、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vb,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、電圧センサ51aからの端子間電圧Vbと電流センサ51bからの充放電電流Ibを乗じてバッテリ50を充放電する充放電電力Wbを演算したり、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてバッテリ50の蓄電量における全容量の割合としての蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
The
バッテリ50に接続された電力ライン54には、乗員室の空調装置におけるエアコンプレッサ90の駆動回路91や、電力を変圧して低電圧系バッテリ94に供給するDC/DCコンバータ95などが接続されている。エアコンプレッサ90や低電圧系バッテリ94或いはこの低電圧系バッテリ94から電力供給を受ける低電圧系機器は、駆動系システムから見ると補機として機能する。
Connected to the
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83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84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85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86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。また、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、駆動回路91への駆動信号としてのエアコンインバータ指令Ia*やDC/DCコンバータ95への駆動信号としてのDC/DCコンバータ指令Ic*などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、ハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度AccやモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,車速センサ88からの車速V,バッテリ50の蓄電割合SOC,バッテリ50の充放電電力Wb,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,エアコンインバータ指令Ia*,DC/DCコンバータ指令Ic*など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の蓄電割合SOCや充放電電力Wb,入出力制限Win,Woutは、バッテリECU52により演算されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力した車速Vに基づいて実行用動作ラインLdを設定する(ステップS110)。ここで、実行用動作ラインLdは、実施例では、車速Vと動作ラインとの関係を予め設定して実行用動作ライン設定用マップとしてROM74に記憶しておき、車速Vが与えられるとマップから対応する動作ラインを導入することにより設定するものとした。実行用動作ライン設定用マップの一例を図3に示す。図中、動作ラインL4は、車速Vが90km/h以上のときの動作ラインであると共にエンジン22を効率よく運転することができる燃費最適動作ラインであり、車速Vが遅くなるに従って低回転高トルクの領域が低トルク側に移行するよう定められた動作ラインL3,L2,L1が実行用動作ラインLdに設定されるようになる。この低回転高トルクの領域は、エンジン22の運転により、いわゆるこもり音や振動などが生じ、運転者や乗員に不快感や違和感を与える領域である。車速Vが大きくなるほどこの領域が小さくなるように実行用動作ラインLdを設定するのは、車速Vが大きいほど走行による騒音や振動が大きくなるためにエンジン22の運転により生じる騒音や振動がマスクされ、運転者や乗員に不快感や違和感を与えないようになることに基づいている。なお、動作ラインL1,L2,L3のうち燃費最適動作ライン(L4)から外れる部分(下に凸となる低回転高トルクの部分)は、エンジン22の運転により生じる騒音や振動により運転者や乗員に不快感や違和感を与える領域(騒音振動領域)にある部分であり、以下の説明では「NVライン(ノイズ・バイブレーションライン)」上にある部分ということにする。
When the data is input in this way, the execution operation line Ld is set based on the input vehicle speed V (step S110). Here, in the embodiment, the execution operation line Ld is set in advance in the relationship between the vehicle speed V and the operation line and stored in the
続いて、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*と走行に要求される走行用パワーPdrv*とを設定する(ステップS120)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図4に要求トルク設定用マップの一例を示す。走行用パワーPdrv*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
Subsequently, the required torque Tr * to be output to the
次に、蓄電割合SOCに基づいてバッテリ50を充放電するために必要なパワーとしての充放電要求パワーPb*を設定すると共に(ステップS130)、エアコンインバータ指令Ia*およびDC/DCコンバータ指令Ic*に基づいて補機消費パワーPhを推定する(ステップS140)。充放電要求パワーPb*は、実施例では、蓄電割合SOCと充放電要求パワーPb*との関係を予め定めて充放電要求パワー設定用マップとしてROM74に記憶しておき、蓄電割合SOCが与えられるとマップから対応する充放電要求パワーPb*を導出することにより設定するものとした。充放電要求パワー設定用マップの一例を図5に示す。図示するように、予め定められた目標蓄電割合SOC*を中心とする制御範囲(例えば、目標蓄電割合SOC*からプラスマイナス5%や10%の範囲など)より蓄電割合SOCが大きいときには蓄電割合SOCに応じて放電用の負の値のパワーが充放電要求パワーPb*に設定され、制御範囲より蓄電割合SOCが小さいときには蓄電割合SOCに応じて充電用の正の値のパワーが充放電要求パワーPb*に設定される。このように蓄電割合SOCが目標蓄電割合SOC*を中心とする制御範囲内のときには値0の充放電要求パワーPb*を設定するのは、バッテリ50の頻繁な充放電を抑制するためである。補機消費パワーPhは、実施例では、駆動系システムから電力供給を受ける補機はエアコンプレッサ90や低電圧系バッテリ94を含む低電圧系に接続された機器であるから、エアコンプレッサ90の駆動回路91やDC/DCコンバータ95への指令であるエアコンインバータ指令Ia*やDCコンバータ指令Ic*から推定することができ、例えば、エアコンインバータ指令Ia*にこれをパワーに換算する係数kaを乗じたものとDC/DCコンバータ指令Ic*にこれをパワーに換算する係数kcを乗じたものとの和として計算することができる。
Next, charge / discharge required power Pb * as power necessary for charging / discharging the
そして、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*と補機消費パワーPhとの和のパワーとしてエンジン22から本来出力すべきパワーである目標機関パワーPe*を設定し(ステップS150)、充放電要求パワーPb*にこれを電力に換算する係数kwを乗じたものとバッテリ50の充放電電力Wbとの差を打ち消すように補正パワーPadjを設定すると共に(ステップS160)、目標機関パワーPe*と補正パワーPadjとの和のパワーとして指令パワーP*を設定する(ステップS170)。ここで、補正パワーPadjは、実施例では、次式(1)により計算するものとした。式(1)中、kpは、PID制御における積分項のゲインである。
Then, the target engine power Pe * that is the power that should be output from the
Padj=∫kp・(kw・Pb*-Wb)dt (1) Padj = ∫kp ・ (kw ・ Pb * -Wb) dt (1)
こうして目標機関パワーPe*や指令パワーP*を設定すると、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となるか否かを判定する(ステップS180)。いま、エンジン22の運転ポイントがNVライン上とはならないときを考えると、この判定では否定的な判定がなされ、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数とトルクとをエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*と目標トルクTe*として設定する(ステップS190)。動作ラインL2が実行用動作ラインとして設定されているときに指令パワーP*を適用してエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子の一例を図6に示す。図示するように、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、指令パワーP*が一定の曲線と実行用動作ラインとの交点として求めることができる。
When the target engine power Pe * and the command power P * are thus set, it is determined whether or not the operation point of the
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いて次式(2)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とに基づいて式(3)によりモータMG1から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm1tmpを計算する(ステップS210)。ここで、式(2)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図7に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(2)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(3)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(3)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (2)
Tm1tmp=ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (2)
Tm1tmp = ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (3)
続いて、式(4)および式(5)を共に満たすモータMG1から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm1min,Tm1maxを設定し(ステップS220)、設定した仮トルクTm1tmpを式(6)によりトルク制限Tm1min,Tm1maxで制限してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップ230)。ここで、式(4)はモータMG1やモータMG2によりリングギヤ軸32aに出力されるトルクの総和が値0から要求トルクTr*までの範囲内となる関係であり、式(5)はモータMG1とモータMG2とにより入出力される電力の総和が入出力制限Win,Woutの範囲内となる関係である。トルク制限Tm1min,Tm1maxの一例を図8に示す。トルク制限Tm1min,Tm1maxは、図中斜線で示した領域内のトルク指令Tm1*の最大値と最小値として求めることができる。
Subsequently, torque limits Tm1min and Tm1max are set as upper and lower limits of the torque that may be output from the motor MG1 that satisfies both the expressions (4) and (5) (step S220), and the set temporary torque Tm1tmp is expressed by the expression ( The torque command Tm1 * of the motor MG1 is set by limiting with the torque limits Tm1min and Tm1max according to 6) (step 230). Here, Expression (4) is a relationship in which the total torque output to the
0≦−Tm1/ρ+Tm2・Gr≦Tr* (4)
Win≦Tm1・Nm1+Tm2・Nm2≦Wout (5)
Tm1*=max(min(Tm1tmp,Tm1max),Tm1min) (6)
0 ≦ −Tm1 / ρ + Tm2, Gr ≦ Tr * (4)
Win ≦ Tm1 / Nm1 + Tm2 / Nm2 ≦ Wout (5)
Tm1 * = max (min (Tm1tmp, Tm1max), Tm1min) (6)
そして、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(7)により計算し(ステップS240)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(8)および式(9)により計算すると共に(ステップS250)、設定した仮トルクTm2tmpを式(10)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS260)。ここで、式(7)は、図7の共線図から容易に導くことができる。
Then, the torque command Tm1 * set as the required torque Tr * is divided by the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (7)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (8)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (9)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (10)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (7)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (8)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (9)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (10)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS270)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
ステップS180で実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となると判定されると、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除して得られるトルクをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*として設定し(ステップS200)、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する処理(ステップS210〜S260)を実行し、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS270)、駆動制御ルーチンを終了する。動作ラインL2が実行用動作ラインLdとして設定されているときに目標機関パワーPe*を適用してエンジン22の目標回転数Ne*を設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除してエンジン22の目標トルクTe*を設定する様子の一例を図9に示す。図中、破線の曲線が目標機関パワーPe*が一定の曲線であり、二つの一点鎖線が補正パワーPadjがマイナス側或いはプラス側に設定されたときの指令パワーP*が一定の曲線である。図示するように、エンジン22の目標回転数Ne*は、目標機関パワーPe*が一定の曲線と実行用動作ライン(動作ラインL2)との交点における回転数として求めることができる。エンジン22の目標トルクTe*は、補正パワーPadjがマイナス側に設定されたときには目標機関パワーPe*が一定の曲線より下方の一点鎖線の曲線が指令パワーP*が一定の曲線となるため、この曲線と目標回転数Ne*が一定の直線との交点におけるトルクTe3として求めることができ、補正パワーPadjがプラス側に設定されたときには目標機関パワーPe*が一定の曲線より上方の一点鎖線の曲線が指令パワーP*が一定の曲線となるため、この曲線と目標回転数Ne*が一定の直線との交点におけるトルクTe4として求めることができる。
If it is determined in step S180 that the operating point of the
いま、大気圧の変化によるエンジン22からの出力の変動やモータMG1やモータMG2の経年使用による損失の変化などにより負の値や正の値の補正パワーPadjが設定されているときを考える。このとき、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用してエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、図9では指令パワーP*が一定の曲線は目標機関パワーPe*が一定の曲線より下方の一点鎖線の曲線となるから、この曲線と実行用動作ラインLdとの交点の回転数Ne1,トルクTe1が目標回転数Ne*,目標トルクTe*として設定されることになる。補正パワーPadjは、充放電電力Wbの変動により変動するから、この補正パワーPadjの変動に伴って指令パワーP*も変動し、この指令パワーP*の変動に伴って目標回転数Ne*も目標トルクTe*も変動することになる。従って、エンジン22の運転ポイントは、目標回転数Ne*や目標トルクTe*の変動に伴って実行用動作ラインLdから上方にズレることも生じ、この場合、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう。
Consider a case where a negative or positive correction power Padj is set due to a change in output from the
一方、実施例では、エンジン22の目標回転数Ne*については、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得るため、補正パワーPadjが変動しても目標回転数Ne*は変動しない。エンジン22から出力すべきトルクについては指令パワーP*を目標回転数Ne*で除して得るから、目標回転数Ne*が一定の直線上の値(図9のトルクTe3やトルクTe4)となる。このとき、エンジン22の運転ポイントは、目標回転数Ne*が一定の直線上で実行用動作ラインLdより上方にズレたり下方にズレたりするが、エンジン22から目標機関パワーPe*を出力しようとすると大気圧の変化やモータMG1,MG2等の経年使用による損失の変化などによりエンジン22からは目標機関パワーPe*より大きいパワーや小さいパワーが出力されて、その差が充放電要求パワーPb*と充放電電力Wbとの差として表われるために、充放電要求パワーPb*と充放電電力Wbとの差を打ち消すように設定した補正パワーPadjにより補正した指令パワーP*をエンジン22から出力するようにしていることを考えると、制御上はエンジン22から指令パワーPe*を目標回転数Ne*で除したトルクを出力するよう制御するが、実際にはエンジン22から目標機関パワーPe*を目標回転数Ne*で除したトルクが出力されることになる。即ち、制御上は実行用動作ラインLdからズレた運転ポイントでエンジン22が運転されるよう制御するが、実際には実行用動作ラインLd上の運転ポイントでエンジン22が運転されることになる。しかも、エンジン22の回転数Neについては、モータMG1の回転数Nm1やモータMG2の回転数Nm2を用いて高い精度で目標回転数Ne*に制御することができるから、高い精度で安定して実際にエンジン22を実行用動作ラインLd上で運転することができる。この結果、エンジン22が実行用動作ラインLdより上方にズレた運転ポイントで運転されることにより生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまうのを抑制することができる。高い精度で実際にエンジン22を実行用動作ラインLd上で運転することができるから、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して動作ラインを設定する際に用いるエンジン22の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくすることができる。この結果、より効率の高い動作ラインを用いることができるから、車両の燃費を向上させることができる。
On the other hand, in the embodiment, since the target engine speed Ne * of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となるときには、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除して得られるトルクをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*として設定し、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*の運転ポイントで運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御することにより、高い精度で安定して実際にエンジン22を実行用動作ラインLd上で運転することができ、エンジン22が実行用動作ラインLdより上方にズレた運転ポイントで運転されることにより生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまうのを抑制することができる。しかも、高い精度で実際にエンジン22を実行用動作ラインLd上で運転することができるから、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して動作ラインを設定する際に用いるエンジン22の運転ポイントのズレを考慮するためのマージンを小さくすることができる。この結果、より効率の高い動作ラインを設定することができ、車両の燃費を向上させることができる。補正パワーPadjが変動しても補正パワーPadjを含まない目標機関パワーPe*により目標回転数Ne*を設定するから、エンジン22を安定して目標回転数Ne*で運転することができ、エンジン22の制御性を向上させることができる。もとより、車速Vに応じた動作ラインL1〜L4を実行用動作ラインLdに設定して用いるから、車両の燃費を向上させることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、エアコンインバータ指令Ia*とDC/DCコンバータ指令Ic*とに基づいて補機消費パワーPhを推定すると共に推定した補機消費パワーPhを目標機関パワーPe*の設定の際に用いたが、補機消費パワーPhはエンジン22の運転ポイントのズレによるパワーに比して小さいため、補機消費パワーPhを損失Lossに含めて考えるものとしてもよい。即ち、補機消費パワーPhの推定は行なわず、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*と補機消費パワーPhを見込んだ損失Lossとの和のパワーとして目標機関パワーPe*を設定するものとしても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上とはならないときには、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数とトルクとをエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*として設定し、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*の運転ポイントで運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものとしたが、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上とはならないときでもNVライン上となるときと同様に、実行用動作ラインLdに指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となるときには、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除して得られるトルクをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*として設定し、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*の運転ポイントで運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外した動作ラインとして車速Vに応じた複数の動作ラインL1〜L4を車速Vに応じて実行用動作ラインLdに設定して用いるものとしたが、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外した単一の動作ラインを実行用動作ラインLdとして用いるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、予め定められた目標蓄電割合SOC*を中心とする制御範囲(例えば、目標蓄電割合SOC*からプラスマイナス5%や10%の範囲など)を不感帯として蓄電割合SOCに基づいて充放電要求パワーPb*を設定するものとしたが、不感帯を設けず、目標蓄電割合SOC*と蓄電割合SOCとの差が打ち消されるよう充放電要求パワーPb*を設定するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸32aにモータMG2を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ35に代えて2段変速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしても構わない。
In the
実施例では、本発明をハイブリッド自動車20の形態として説明したが、ハイブリッド自動車の制御方法の形態としてもよい。
In the embodiment, the present invention has been described as a form of the
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22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「発電機」に相当し、プラネタリギヤにより構成された動力分配統合機構30が「遊星歯車機構」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、リチウムイオン二次電池により構成されたバッテリ50が「二次電池」に相当し、電圧センサ51aや電流センサ51bおよび電圧センサ51aにより検出された電圧Vbと電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibとの積により充放電電力Wbを演算するバッテリECU52が「充放電電力検出手段」に相当し、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された複数の動作ラインL1〜L2から車速Vに応じて得られる一つを実行用動作ラインLdに設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「機関運転制約設定手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定すると共に要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じた値を走行用パワーPdrv*として設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS120の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「走行用パワー設定手段」に相当し、予め定められた目標蓄電割合SOC*を中心とする制御範囲を不感帯として蓄電割合SOCに基づいて充放電要求パワーPb*を設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS130の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「目標充放電電力設定手段」に相当し、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*と補機消費パワーPhと損失Lossとの和のパワーとして目標機関パワーPe*を設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS150の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「目標機関パワー設定手段」に相当し、充放電要求パワーPb*と充放電電力Wbとの差を打ち消すように補正パワーPadjを設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS160の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「補正パワー設定手段」に相当し、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*と補正パワーPadjとの和のパワーである指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となるときには、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除して得られるトルクをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*として設定し、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを用いてバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信する図2の駆動制御ルーチンのステップS200〜S270の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と、ハイブリッド用電子制御ユニット70から送信された目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信すると共に受信した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24と、ハイブリッド用電子制御ユニット70から送信されたモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信すると共に受信したトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するモータECU40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
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「遊星歯車機構」としては、シングルピニオン式のプラネタリギヤとして構成された動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式のプラネタリギヤなど如何なる遊星歯車機構としてもよい。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「二次電池」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など種々の二次電池を用いることができる。「充放電電力検出手段」としては、電圧センサ51aにより検出された電圧Vbと電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibとの積により充放電電力Wbを演算するものに限定されるものではなく、二次電池の充放電電力を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「機関運転制約設定手段」としては、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された複数の動作ラインL1〜L2から車速Vに応じて得られる一つを実行用動作ラインLdに設定するものに限定されるものではなく、エンジン22の運転により生じる騒音や振動が運転者や乗員に不快感や違和感を与えてしまう領域を外して設定された単一の動作ラインを車速Vに拘わらずに実行用動作ラインLdに設定するものなど、内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から内燃機関の運転可能な領域のうち内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「走行用パワー設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じた値を走行用パワーPdrv*として設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクを設定すると共にこの設定した要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものとしたり、走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定すると共にこの設定した要求トルクに基づいて走行用パワーを設定するものとしたり、要求トルクを設定することなしに直接に走行用パワーを設定するものとしたりするなど、走行に要求される走行用パワーを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “generator” is not limited to the motor MG1 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor as long as it can input and output power to the drive shaft, such as an induction motor. Absent. The “planetary gear mechanism” is not limited to the power distribution and
また、「目標充放電電力設定手段」としては、予め定められた目標蓄電割合SOC*を中心とする制御範囲を不感帯として蓄電割合SOCに基づいて充放電要求パワーPb*を設定するものに限定されるものではなく、不感帯を設けずに目標蓄電割合SOC*と蓄電割合SOCとの差が打ち消されるよう充放電要求パワーPb*を設定するものとするなど、二次電池の状態に応じて二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標機関パワー設定手段」としては、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*と補機消費パワーPhと損失Lossとの和のパワーとして目標機関パワーPe*を設定するものに限定されるものではなく、走行用パワーPdrv*と充放電要求パワーPb*と補機消費パワーPhを含めた損失Lossとの和のパワーとして目標機関パワーPe*を設定するものとするなど、走行用パワーと目標充放電電力とに基づいて内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「補正パワー設定手段」としては、充放電要求パワーPb*と充放電電力Wbとの差を打ち消すよう積分項を用いて補正パワーPadjを設定するものに限定されるものではなく、充放電要求パワーPb*と充放電電力Wbとの差を打ち消すよう比例項を用いて補正パワーPadjを設定するなど、充放電電力と目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*と補正パワーPadjとの和のパワーである指令パワーP*を適用したときにエンジン22の運転ポイントがNVライン上となるときには、実行用動作ラインLdに目標機関パワーPe*を適用して得られる運転ポイントにおける回転数をエンジン22を運転すべき目標回転数Ne*として設定すると共に設定した目標回転数Ne*で指令パワーP*を除して得られるトルクをエンジン22から出力すべき目標トルクTe*として設定し、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*でエンジン22が運転されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものに限定されるものではなく、目標機関パワーと補正パワーとの和のパワーである指令パワーを効率運転制約に基づく運転により内燃機関から出力すると内燃機関が騒音振動領域内で運転することになるときには、目標機関パワーを機関運転制約に適用して得られる回転数を内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に設定した目標回転数で指令パワーを出力するためのトルクを内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、目標回転数と目標トルクとからなる運転ポイントで内燃機関が運転されると共に走行用パワーが駆動軸に出力されるよう内燃機関と発電機と電動機とを制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
Further, the “target charge / discharge power setting means” is limited to one that sets the charge / discharge required power Pb * based on the power storage ratio SOC with a control range centered on a predetermined target power storage ratio SOC * as a dead zone. The charging / discharging required power Pb * is set so that the difference between the target storage ratio SOC * and the storage ratio SOC is canceled without providing a dead zone. Any device may be used as long as it sets a target charge / discharge power for charging / discharging the battery. The “target engine power setting means” is limited to one that sets the target engine power Pe * as the sum of the travel power Pdrv *, the charge / discharge required power Pb *, the auxiliary machine power consumption Ph, and the loss Loss. The target engine power Pe * is set as the sum of the travel power Pdrv *, the charge / discharge required power Pb *, and the loss Loss including the auxiliary machine power consumption Ph. As long as the target engine power to be output from the internal combustion engine is set on the basis of the target charge / discharge power, any value may be used. The “correction power setting means” is not limited to the one that sets the correction power Padj using an integral term so as to cancel the difference between the charge / discharge required power Pb * and the charge / discharge power Wb. Any correction power can be set for canceling the difference between the charge / discharge power and the target charge / discharge power, such as setting the correction power Padj using a proportional term so as to cancel the difference between the Pb * and the charge / discharge power Wb. It doesn't matter what. The “control means” is not limited to the combination of the hybrid
なお、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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 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 problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
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 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 エアコンプレッサ、91 駆動回路、94 低電圧系バッテリ、95 DC/DCコンバータ、MG1,MG2 モータ。
20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35
Claims (5)
前記二次電池の充放電電力を検出する充放電電力検出手段と、
前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定する機関運転制約設定手段と、
走行に要求される走行用パワーを設定する走行用パワー設定手段と、
前記二次電池の状態に応じて該二次電池を充放電すべき目標充放電電力を設定する目標充放電電力設定手段と、
前記設定された走行用パワーと前記設定された目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定する目標機関パワー設定手段と、
前記検出される充放電電力と前記設定された目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定する補正パワー設定手段と、
前記設定された目標機関パワーと前記設定された補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関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。 An internal combustion engine, a generator capable of power input / output, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. A hybrid vehicle comprising a gear mechanism, an electric motor capable of inputting and outputting power to the drive shaft, and a secondary battery that exchanges electric power with the generator and the electric motor,
Charge / discharge power detection means for detecting charge / discharge power of the secondary battery;
An operating region in which noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine makes a passenger feel uncomfortable among the regions in which the internal combustion engine can be operated due to an efficient operation constraint that is a constraint consisting of the rotational speed and torque for efficiently operating the internal combustion engine. Engine operation constraint setting means for setting engine operation constraints obtained by excluding the noise vibration region,
Traveling power setting means for setting traveling power required for traveling;
Target charge / discharge power setting means for setting target charge / discharge power to charge / discharge the secondary battery according to the state of the secondary battery;
Target engine power setting means for setting target engine power to be output from the internal combustion engine based on the set traveling power and the set target charge / discharge power;
Correction power setting means for setting correction power for canceling the difference between the detected charge / discharge power and the set target charge / discharge power;
When a command power, which is the sum of the set target engine power and the set correction power, is output from the internal combustion engine by operation based on the efficiency operation constraint, the internal combustion engine operates in the noise vibration region. When this happens, the rotational speed obtained by applying the target engine power to the engine operation constraint is set as the target rotational speed at which the internal combustion engine is to be operated, and the command power is output at the set target rotational speed. Torque is set as a target torque to be output from the internal combustion engine, the internal combustion engine is operated at an operating point consisting of the set target rotational speed and the set target torque, and the set driving power Control means for controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor so that is output to the drive shaft;
A hybrid car with
車両が搭載する補機が消費する電力である補機消費電力を推定する補機消費電力推定手段を備え、
前記目標機関パワー設定手段は、前記走行用パワーと前記目標充放電電力に相当するパワーと前記補機消費電力に相当するパワーとの和に基づいて前記目標機関パワーを設定する手段である、
ハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
Auxiliary machine power consumption estimation means for estimating auxiliary machine power consumption, which is the power consumed by an auxiliary machine mounted on a vehicle,
The target engine power setting means is means for setting the target engine power based on the sum of the traveling power, the power corresponding to the target charge / discharge power, and the power corresponding to the auxiliary machine power consumption.
Hybrid car.
前記機関運転制約設定手段は、車速が大きいほど前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域が小さくなるとして前記機関運転制約を設定する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
The engine operation restriction setting means is a means for setting the engine operation restriction on the assumption that the operation region in which noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine causes a sense of incongruity to passengers decreases as the vehicle speed increases.
Hybrid car.
前記制御手段は、前記指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域外で運転することになるときには、前記指令パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数およびトルクを前記目標回転数および前記目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The control means applies the command power to the engine operation constraint when the internal combustion engine is operated outside the noise vibration region when the command power is output from the internal combustion engine by operation based on the efficiency operation constraint. The rotational speed and torque obtained in this way are set as the target rotational speed and the target torque, and the internal combustion engine is operated at the operating point consisting of the set target rotational speed and the set target torque and is set as described above. Means for controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor so that the traveling power is output to the drive shaft.
Hybrid car.
(a)前記内燃機関を効率よく運転する回転数とトルクとからなる制約である効率運転制約から前記内燃機関の運転可能な領域のうち前記内燃機関の運転により生じる騒音または振動が乗員に違和感を与える運転領域である騒音振動領域を除いて得られる機関運転制約を設定し、
(b)走行に要求される走行用パワーと前記二次電池を充放電すべき目標充放電電力とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標機関パワーを設定すると共に前記二次電池を充放電する充放電電力と前記目標充放電電力との差を打ち消すための補正パワーを設定し、
(c)前記設定した目標機関パワーと前記設定した補正パワーとの和のパワーである指令パワーを前記効率運転制約に基づく運転により前記内燃機関から出力すると該内燃機関が前記騒音振動領域内で運転することになるときには、前記目標機関パワーを前記機関運転制約に適用して得られる回転数を前記内燃機関を運転すべき目標回転数として設定すると共に該設定した目標回転数で前記指令パワーを出力するためのトルクを前記内燃機関から出力すべき目標トルクとして設定し、前記設定した目標回転数と前記設定した目標トルクとからなる運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記走行用パワーが前記駆動軸に出力されるよう前記内燃機関と前記発電機と前記電動機とを制御する、
ハイブリッド自動車の制御方法。 An internal combustion engine, a generator capable of power input / output, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. A control method of a hybrid vehicle comprising: a gear mechanism; an electric motor capable of inputting / outputting power to / from the drive shaft; and a secondary battery that exchanges electric power with the generator and the electric motor,
(A) Noise or vibration generated by the operation of the internal combustion engine out of a region where the internal combustion engine can be operated due to an efficient operation restriction, which is a restriction composed of a rotational speed and torque for efficiently operating the internal combustion engine. Set the engine operation restrictions obtained by excluding the noise and vibration areas that are given,
(B) A target engine power to be output from the internal combustion engine is set based on a traveling power required for traveling and a target charging / discharging power to charge / discharge the secondary battery, and the secondary battery is charged / discharged. Set a correction power to cancel the difference between the target charge / discharge power and the target charge / discharge power,
(C) When a command power that is the sum of the set target engine power and the set correction power is output from the internal combustion engine by an operation based on the efficient operation constraint, the internal combustion engine is operated within the noise vibration region. When the engine speed is to be set, the rotational speed obtained by applying the target engine power to the engine operation constraint is set as the target rotational speed at which the internal combustion engine is to be operated, and the command power is output at the set target rotational speed. Torque is set as a target torque to be output from the internal combustion engine, the internal combustion engine is operated at an operating point consisting of the set target rotational speed and the set target torque, and the traveling power is Controlling the internal combustion engine, the generator, and the electric motor to be output to a drive shaft;
Control method of hybrid vehicle.
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