JP2012086645A - Control device and controlling method of 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装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for a hybrid vehicle.
特許文献1に開示されている電池制御装置は、充放電電力の大きさに応じて充放電制限を制御する。電池制御装置は、複数の電池セルを直列に接続したバッテリにおいて、セル電圧が第1過放電比較電圧以下であるかどうかを判断する第1判断手段と、セル電圧が第1過放電比較電圧より低い第2過放電比較電圧以下であるかどうかを判断する第2判断手段と、セル電圧が第2過放電比較電圧以下である場合にバッテリの放電電力を制限する第2放電制限手段とを備える。第2放電制限手段は、セル電圧が第1過放電比較電圧から第2過放電比較電圧に達するまでの時間に応じて、放電電力の制限を制御する。これにより、放電電力の大きさに合わせた制限を行うことができる。つまり、放電電力が大きく、急激にセル電圧が低減する場合や、反対に放電電力が小さくセル電圧の変化が緩やかな場合に対して、過放電が生じたり過度の放電制限を生じたりするのを抑制することができる。 The battery control device disclosed in Patent Literature 1 controls charging / discharging restrictions according to the magnitude of charging / discharging power. The battery control device includes: a first determination unit configured to determine whether a cell voltage is equal to or lower than a first overdischarge comparison voltage in a battery in which a plurality of battery cells are connected in series; A second determination unit configured to determine whether the voltage is lower than a second low overdischarge comparison voltage; and a second discharge limitation unit configured to limit the discharge power of the battery when the cell voltage is equal to or lower than the second overdischarge comparison voltage. . The second discharge limiting means controls the limit of the discharge power according to the time until the cell voltage reaches the second overdischarge comparison voltage from the first overdischarge comparison voltage. Thereby, the restriction | limiting according to the magnitude | size of discharge electric power can be performed. In other words, when the discharge power is large and the cell voltage suddenly decreases, or when the discharge power is small and the cell voltage changes slowly, overdischarge or excessive discharge restriction may occur. Can be suppressed.
特許文献1には、上記説明した電池制御装置が例えばシリーズハイブリッド車輌に搭載されると説明されている。図13は、特許文献1に示されるシリーズハイブリッド車輌の概略構成を示すブロック図である。図13に示すように、シリーズハイブリッド車輌のパワートレインは、エンジン1と、エンジン1に直結されたエンジン1のパワーを電力に変換する発電モータ2と、発電モータ2で生成された電力またはハイブリット車輌の走行により生じる電力を蓄電するバッテリ6を備える。また、バッテリ6に蓄えられた電力を用いて駆動される駆動モータ3を備え、駆動モータ3のトルクをファイナルギア4を介してタイヤ5に伝達する。なお、エンジン1は、最良燃料比で出力できる回転速度で運転される。 Patent Document 1 describes that the battery control device described above is mounted on, for example, a series hybrid vehicle. FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of the series hybrid vehicle disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 13, the power train of the series hybrid vehicle includes an engine 1, a power generation motor 2 that converts power of the engine 1 directly connected to the engine 1 into power, and power generated by the power generation motor 2 or a hybrid vehicle. The battery 6 which stores the electric power which arises by driving | running | working is provided. In addition, a drive motor 3 that is driven by using the electric power stored in the battery 6 is provided, and the torque of the drive motor 3 is transmitted to the tire 5 via the final gear 4. The engine 1 is operated at a rotation speed that can be output at the best fuel ratio.
上記説明した電池制御装置を搭載するシリーズハイブリッド車輌は、放電電力の制限制御により、状況によってはドライバビリィティの低下が懸念される。図14は、放電電力が制限されているときの(a)駆動モータ3の出力、(b)エンジン1の出力及び(c)バッテリ6の出力の時間経過を示すグラフである。図14(a)には、要求駆動力に応じた駆動モータ3の要求出力が点線で表されている。当該要求駆動力に応じてバッテリ6の出力は増加するが、当該出力は、放電電力の制限制御により、図14(c)に一点鎖線で示される放電電力制限値で頭打ちとなる。一方、エンジン1は、バッテリ6の出力を補うために発電モータ2を駆動する。但し、エンジン1の出力は、放電電力の制限制御が行われているか否かにかかわらず、その特性に応じて増加していく。その結果、図14(a)に実線で示すように、バッテリ6の出力が放電電力制限値に抑えられている間の駆動モータ3の実出力は、点線で示されている要求出力を満たさない。 A series hybrid vehicle equipped with the above-described battery control device may be liable to decrease drivability in some situations due to discharge power limit control. FIG. 14 is a graph showing the passage of time of (a) the output of the drive motor 3, (b) the output of the engine 1, and (c) the output of the battery 6 when the discharge power is limited. In FIG. 14A, the required output of the drive motor 3 corresponding to the required drive force is represented by a dotted line. Although the output of the battery 6 increases in accordance with the required driving force, the output reaches a discharge power limit value indicated by a one-dot chain line in FIG. 14C due to the discharge power limit control. On the other hand, the engine 1 drives the generator motor 2 to supplement the output of the battery 6. However, the output of the engine 1 increases according to the characteristics regardless of whether or not the discharge power limit control is performed. As a result, as indicated by a solid line in FIG. 14A, the actual output of the drive motor 3 while the output of the battery 6 is suppressed to the discharge power limit value does not satisfy the required output indicated by the dotted line. .
図14(a)〜図14(c)は、電池制御装置による放電電力の制限制御によってバッテリ6の出力が抑えられた例を示すが、バッテリ6の残容量(SOC:State of Charge)や劣化状態、温度等によってもバッテリ6の出力が制限され得る。例えば温度に関して、一般的に、二次電池の出力は温度が高い或いは低いと低下する。したがって、高温時或いは低温時のバッテリ6の出力可能な放電電力は通常よりも低く、上記例の場合と同様に、駆動モータ3の実出力が要求出力を満たさない場合があり得る。 14 (a) to 14 (c) show an example in which the output of the battery 6 is suppressed by the discharge power limiting control by the battery control device, but the remaining capacity (SOC: State of Charge) and deterioration of the battery 6 are shown. The output of the battery 6 can also be limited by the state, temperature, and the like. For example, regarding the temperature, in general, the output of the secondary battery decreases when the temperature is high or low. Therefore, the discharge power that can be output from the battery 6 at the time of high temperature or low temperature is lower than normal, and the actual output of the drive motor 3 may not satisfy the required output as in the above example.
上記説明した放電電力の制限制御が行われても、バッテリ6が高温時或いは低温時であっても、バッテリ6の容量に余裕があれば、想定される最悪の環境下でも十分なドライバビリィティが得られる。しかし、容量の大きいバッテリはコストが高く重いため、単にバッテリの容量を増す方法は好ましくない。 Even if the above-described discharge power limit control is performed, even if the battery 6 is at a high temperature or a low temperature, if the capacity of the battery 6 is sufficient, sufficient drivability can be achieved even in the worst environment assumed. Is obtained. However, since a battery having a large capacity is expensive and heavy, a method of simply increasing the capacity of the battery is not preferable.
また、図14(c)に示すように、バッテリ6の実出力が要求出力を満たさないとき、エンジン1によって駆動される発電モータ2の発電電力により要求出力に満たない分の出力を補うことができれば、ドライバビリティの低下は防止できる。しかし、最も燃費の良い一定の回転数でエンジン1が定点運転される場合、要求出力への追従性が良くない。このため、上記例で問題となっているドライバビリティの低下を解決できない。 Further, as shown in FIG. 14C, when the actual output of the battery 6 does not satisfy the required output, the output of the generator motor 2 driven by the engine 1 can be supplemented with the output that does not satisfy the required output. If possible, drivability can be prevented from decreasing. However, when the engine 1 is operated at a fixed point at a constant rotational speed with the best fuel efficiency, followability to the required output is not good. For this reason, the drivability degradation which is a problem in the above example cannot be solved.
本発明の目的は、蓄電器が要求された出力を出せないために発電出力の増加が求められる場合であっても、要求出力に対する内燃機関の追従性を担保できるハイブリッド車両の制御装置及び制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device and a control method for a hybrid vehicle capable of ensuring the follow-up performance of an internal combustion engine with respect to a required output even when an increase in power generation output is required because the capacitor cannot output the required output. Is to provide.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置は、内燃機関(例えば、実施の形態での内燃機関109)及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機(例えば、実施の形態での発電機111)を有する発電部(例えば、実施の形態での発電部123)と、ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電器(例えば、実施の形態での蓄電器101)を有する蓄電部(例えば、実施の形態での蓄電部121)と、前記蓄電部及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機(例えば、実施の形態での電動機107)を有する駆動部(例えば、実施の形態での駆動部125)と、を備えた前記ハイブリッド車両の制御装置(例えば、実施の形態でのマネジメントECU119)であって、前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じたアクセルペダル開度及び前記電動機の状態に応じて、前記駆動部に要求された出力を導出する駆動部必要出力導出部(例えば、実施の形態での要求駆動力算出部201及び駆動部必要出力算出部203)と、前記発電部の特性に基づいて、前記駆動部に要求された出力に対応する出力を前記発電部が出力できるか否かを判断する発電部出力可能判断部(例えば、実施の形態での発電部出力可能判断部205)と、前記発電部が前記駆動部に要求された出力に対応する出力を出力できないと判断されたとき、前記蓄電器に関する情報に基づいて、前記駆動部に要求された出力と前記発電部の出力の差分である蓄電部必要出力を前記蓄電部が出力できるか否かを判断する蓄電部出力可能判断部(例えば、実施の形態での蓄電部必要出力算出部207及び蓄電部出力可能判断部209)と、前記蓄電部が前記蓄電部必要出力を出力できないと判断されたとき、前記駆動部に要求された出力と前記蓄電部が可能な出力の差分である補正発電部出力、及び前記蓄電部必要出力と前記蓄電器が可能な出力の差分である蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出する燃焼制御値導出部(例えば、実施の形態での補正発電部出力算出部211及び燃焼制御値導出部213)と、前記補正発電部出力及び前記蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の目標運転点を導出する内燃機関運転点導出部(例えば、実施の形態での内燃機関運転点導出部215)と、を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a hybrid vehicle control device according to a first aspect of the present invention includes an internal combustion engine (for example, the
さらに、請求項2に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記燃焼制御値導出部は、前記補正発電部出力に応じた前記内燃機関の燃焼制御に係る基本パラメータに、前記蓄電部出力制限量に応じた補正係数を乗算することによって、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出することを特徴としている。 Furthermore, in the hybrid vehicle control device according to claim 2, the combustion control value deriving unit sets the power storage unit output limit to a basic parameter related to combustion control of the internal combustion engine according to the corrected power generation unit output. A parameter relating to combustion control of the internal combustion engine is derived by multiplying a correction coefficient corresponding to the amount.
さらに、請求項3に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記内燃機関の燃焼制御は、EGR制御、アトキンソン制御、若しくは空燃比調整制御、又はこれら制御の組み合わせであることを特徴としている。 Further, in the control apparatus for a hybrid vehicle according to a third aspect of the present invention, the combustion control of the internal combustion engine is EGR control, Atkinson control, air-fuel ratio adjustment control, or a combination of these controls.
さらに、請求項4に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記内燃機関の燃焼制御がEGR制御であるとき、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、EGRの導入量を示し、前記補正係数は、前記蓄電部出力制限量が多いほど小さいことを特徴としている。 Furthermore, in the hybrid vehicle control apparatus according to claim 4, when the combustion control of the internal combustion engine is EGR control, the parameter relating to the combustion control of the internal combustion engine indicates an introduction amount of EGR, and the correction is performed. The coefficient is smaller as the power storage unit output limit amount is larger.
さらに、請求項5に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記内燃機関の燃焼制御がアトキンソン制御であるとき、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、前記内燃機関における吸気バルブの遅閉の程度を示し、前記補正係数は、前記蓄電部出力制限量が多いほど小さいことを特徴としている。 Furthermore, in the hybrid vehicle control apparatus according to the fifth aspect of the present invention, when the combustion control of the internal combustion engine is Atkinson control, the parameter relating to the combustion control of the internal combustion engine is the slow closing of the intake valve in the internal combustion engine. The correction coefficient is smaller as the power storage unit output limit amount is larger.
さらに、請求項6に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記内燃機関の燃焼制御が空燃比調整制御であるとき、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、前記蓄電部出力制限量が所定値未満であれば前記内燃機関のリーン運転の許可を示し、前記蓄電部出力制限量が前記所定値以上であれば前記内燃機関のリーン運転の禁止を示すことを特徴としている。 Furthermore, in the hybrid vehicle control device according to the sixth aspect of the present invention, when the combustion control of the internal combustion engine is air-fuel ratio adjustment control, the parameter relating to the combustion control of the internal combustion engine includes the power storage unit output limit amount. If it is less than a predetermined value, it indicates permission of the lean operation of the internal combustion engine, and if the power storage unit output limit amount is not less than the predetermined value, it indicates prohibition of the lean operation of the internal combustion engine.
さらに、請求項7に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置では、前記内燃機関運転点導出部は、前記蓄電部出力制限量が多いほど高い回転数の目標運転点を導出することを特徴としている。 Further, in the hybrid vehicle control device of the invention according to claim 7, the internal combustion engine operating point deriving unit derives a target operating point having a higher rotational speed as the power storage unit output limit amount increases. .
さらに、請求項8に記載の発明のハイブリッド車両の制御方法では、内燃機関及び当該内燃機関の運転によって発電する発電機を有する発電部と、ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電器を有する蓄電部と、前記蓄電部及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機を有する駆動部と、を備えた前記ハイブリッド車両の制御方法であって、前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じたアクセルペダル開度及び前記電動機の状態に応じて、前記駆動部に要求された出力を導出し、前記発電部の特性に基づいて、前記駆動部に要求された出力に対応する出力を前記発電部が出力できるか否かを判断し、前記発電部が前記駆動部に要求された出力に対応する出力を出力できないと判断したとき、前記蓄電器に関する情報に基づいて、前記駆動部に要求された出力と前記発電部の出力の差分である蓄電部必要出力を前記蓄電部が出力できるか否かを判断し、前記蓄電部が前記蓄電部必要出力を出力できないと判断したとき、前記駆動部に要求された出力と前記蓄電部が可能な出力の差分である補正発電部出力、及び前記蓄電部必要出力と前記蓄電器が可能な出力の差分である蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出し、前記補正発電部出力及び前記蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の目標運転点を導出することを特徴としている。 Furthermore, in the hybrid vehicle control method according to the eighth aspect of the present invention, an internal combustion engine, a power generation unit having a power generator that generates power by the operation of the internal combustion engine, and a capacitor that supplies power to an electric motor that is a drive source of the hybrid vehicle. And a drive unit having the electric motor driven by power supply from at least one of the power storage unit and the generator, the accelerator operation in the hybrid vehicle The output required for the drive unit is derived according to the accelerator pedal opening according to the condition and the state of the electric motor, and the output corresponding to the output required for the drive unit is obtained based on the characteristics of the power generation unit. It is determined whether or not the power generation unit can output, and it is determined that the power generation unit cannot output an output corresponding to the output requested of the drive unit. And determining whether or not the power storage unit can output a power storage unit required output, which is a difference between the output requested of the drive unit and the output of the power generation unit, based on the information related to the power storage unit. Determines that the power storage unit required output cannot be output, the corrected power generation unit output that is the difference between the output requested by the drive unit and the power storage unit possible output, and the power storage unit required output and the battery A parameter relating to combustion control of the internal combustion engine in accordance with the power storage unit output limit amount, which is a difference in power output, and a target operation of the internal combustion engine in accordance with the corrected power generation unit output and the power storage unit output limit amount It is characterized by deriving points.
請求項1〜7に記載の発明のハイブリッド車両の制御装置及び請求項8に記載のハイブリッド車両の制御方法によれば、蓄電器が要求された出力を出せないために発電出力の増加が求められる場合であっても、要求出力に対する内燃機関の追従性を担保できる。 According to the hybrid vehicle control device of the first to seventh aspects of the invention and the hybrid vehicle control method of the eighth aspect of the invention, when the power generation device is unable to produce the required output, an increase in the power generation output is required. Even so, the followability of the internal combustion engine to the required output can be ensured.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
HEV(Hybrid Electrical Vehicle:ハイブリッド電気自動車)は、電動機及び内燃機関を備え、車両の走行状態に応じて電動機及び/又は内燃機関の駆動力によって走行する。HEVには、大きく分けてシリーズ方式とパラレル方式の2種類がある。シリーズ方式のHEVは、電動機の動力によって走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は蓄電器に充電されるか、電動機に供給される。一方、パラレル方式のHEVは、電動機及び内燃機関のいずれか一方又は双方の動力によって走行する。 A HEV (Hybrid Electrical Vehicle) includes an electric motor and an internal combustion engine, and travels by the driving force of the electric motor and / or the internal combustion engine according to the traveling state of the vehicle. There are two types of HEVs: a series method and a parallel method. The series-type HEV travels by the power of the electric motor. The internal combustion engine is used only for power generation, and the electric power generated by the power generator by the power of the internal combustion engine is charged in the capacitor or supplied to the electric motor. On the other hand, the parallel HEV travels by the power of either or both of the electric motor and the internal combustion engine.
上記両方式を複合したシリーズ/パラレル方式のHEVも知られている。当該方式では、車両の走行状態に応じてクラッチを切断又は締結する(断接する)ことによって、駆動力の伝達系統をシリーズ方式及びパラレル方式のいずれかの構成に切り替える。特に低速走行時にはクラッチを切断してシリーズ方式の構成とし、特に中高速走行時にはクラッチを締結してパラレル方式の構成とする。 A series / parallel HEV in which both the above systems are combined is also known. In this method, the transmission system for driving force is switched to either the series method or the parallel method by disconnecting or engaging (disengaging) the clutch according to the traveling state of the vehicle. In particular, the clutch is disengaged during low-speed traveling to form a series structure, and particularly during medium-high speed traveling, the clutch is engaged to form a parallel structure.
以下説明する実施形態では、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置が、シリーズ方式のHEVに搭載されている。シリーズ方式のHEVは、電動機、内燃機関及び発電機を備え、主に蓄電器を電源として駆動する電動機の動力を利用して走行する。内燃機関は発電のためだけに用いられ、内燃機関の動力によって発電機で発電された電力は電動機に供給されるか、蓄電器に充電される。 In the embodiments described below, a hybrid vehicle control device according to the present invention is mounted on a series-type HEV. The series-type HEV includes an electric motor, an internal combustion engine, and a generator, and travels by using the power of an electric motor that is mainly driven by a capacitor as a power source. The internal combustion engine is used only for power generation, and the electric power generated by the generator by the power of the internal combustion engine is supplied to the electric motor or charged in the capacitor.
シリーズ方式のHEVは、「EV走行」又は「シリーズ走行」を行う。「EV走行」では、HEVは、蓄電器からの電源供給によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。このとき内燃機関は駆動されない。また、「シリーズ走行」では、HEVは、蓄電器及び発電機の双方からの電力の供給や発電機のみからの電力の供給等によって駆動する電動機の駆動力によって走行する。このとき、内燃機関は発電機における発電のために駆動される。なお、当該HEVがシリーズ走行を行う際、内燃機関によって駆動される発電機の発電出力では要求駆動力を満たせないときに、蓄電器も電動機に電力を供給する。すなわち、要求駆動力に対する発電機の出力の不足分を蓄電器の出力が補う。 The series-type HEV performs “EV traveling” or “series traveling”. In “EV traveling”, HEV travels by the driving force of an electric motor that is driven by power supply from a capacitor. At this time, the internal combustion engine is not driven. Further, in “series travel”, the HEV travels by the driving force of an electric motor that is driven by the supply of power from both the power storage device and the generator or the supply of power from only the generator. At this time, the internal combustion engine is driven for power generation in the generator. When the HEV performs series travel, the battery also supplies power to the electric motor when the required driving force cannot be satisfied with the power generation output of the generator driven by the internal combustion engine. That is, the output of the capacitor compensates for the shortage of the generator output relative to the required driving force.
図1は、シリーズ方式のHEVの内部構成を示すブロック図である。図1に示すように、シリーズ方式のHEVは、蓄電器(BATT)101と、コンバータ(CONV)103と、第1インバータ(第1INV)105と、電動機(Mot)107と、内燃機関(ENG)109と、発電機(GEN)111と、第2インバータ(第2INV)113と、ギアボックス(以下、単に「ギア」という。)115と、マネジメントECU(MG ECU)119とを備える。 FIG. 1 is a block diagram showing the internal configuration of a series-type HEV. As shown in FIG. 1, a series-type HEV includes a battery (BATT) 101, a converter (CONV) 103, a first inverter (first INV) 105, an electric motor (Mot) 107, and an internal combustion engine (ENG) 109. And a generator (GEN) 111, a second inverter (second INV) 113, a gear box (hereinafter simply referred to as “gear”) 115, and a management ECU (MG ECU) 119.
蓄電器101は、直列に接続された複数の蓄電セルを有し、例えば100〜200Vの高電圧を供給する。蓄電セルは、例えば、リチウムイオン電池やニッケル水素電池である。コンバータ103は、蓄電器101の直流出力電圧を直流のまま昇圧又は降圧する。第1インバータ105は、直流電圧を交流電圧に変換して3相電流を電動機107に供給する。また、第1インバータ105は、電動機107の回生動作時に入力される交流電圧を直流電圧に変換して蓄電器101に充電する。
The
電動機107は、HEVが走行するための動力を発生する。電動機107で発生したトルクは、ギア115を介して駆動軸151に伝達される。なお、電動機107の回転子はギア115に直結されている。また、電動機107は、回生ブレーキ時には発電機として動作し、電動機107で発電された電力は蓄電器101に充電される。内燃機関109は、HEVがシリーズ走行する際に発電機111を駆動するために用いられる。内燃機関109は、発電機111の回転子に直結されている。なお、内燃機関109は、EGR(Exhaust Gas Recirculation:排気再循環)制御、負荷に応じて吸気バルブの閉タイミングを遅らせるアトキンソン制御、又は空燃比調整制御等の技術を利用する。なお、内燃機関109に対するこれらの制御はマネジメントECU119が行う。
The
図2は、EGR制御等が行われる内燃機関109の内部構成の概念図である。図2に示すように、内燃機関109には、内燃機関109における排気系と吸気系とを連通するEGR通路161bと、EGR量を調整するEGR弁161aとが設けられている。内燃機関109では、EGR通路161bに設けられたEGRバルブ161aの開度を調整することにより、再循環させる排気ガスの量が制御される。また、アトキンソン制御が行われる内燃機関109では、負荷に応じて吸気バルブ163の閉タイミングを通常よりも遅らせる制御が行われる。吸気バルブ163を閉じるタイミングを通常より遅くすることによって吸入空気量が少なくなり、スロットルバルブ165で吸気管167を絞る必要がないため、ポンピングロスを低減でき、燃費を向上できる。さらに、空燃比調整制御が行われる内燃機関109では、燃料噴射弁169が噴射する燃料の量を調整することにより、理論空燃比よりも混合気を薄くするリーン運転、理論空燃比と同等のストイキ運転、又は理論空燃比よりも混合気を薄くするリッチ運転のいずれかが行われる。
FIG. 2 is a conceptual diagram of an internal configuration of the
発電機111は、内燃機関109の動力によって駆動され、電力を発生する。発電機111が発電した電力は、蓄電器101に充電されるか、電動機107に供給される。第2インバータ113は、発電機111が発生した交流電圧を直流電圧に変換する。第2インバータ113によって変換された電力は、蓄電器101に充電されるか、第1インバータ105を介して電動機107に供給される。
The
ギア115は、例えば5速相当の1段の固定ギアである。したがって、ギア115は、電動機107からの駆動力を、特定の変速比での回転数及びトルクに変換して、駆動軸151に伝達する。
The
マネジメントECU119は、内燃機関109及び電動機107の各制御等を行う。また、マネジメントECU119は、第1インバータ105及び第2インバータ113をそれぞれ構成するスイッチング素子をスイッチング制御する。さらに、マネジメントECU119は、図1に点線で示すように、蓄電器101の温度を示す情報、電動機107の回転数及びトルクを示す各情報、発電機111の回転数及びトルクを示す各情報、並びに、HEVの運転者のアクセル操作に応じたアクセルペダル開度(AP開度)を示す情報を取得する。これらの情報は、各パラメータを検出するセンサ(図示せず)からマネジメントECU119に送られる。
The
図3は、マネジメントECU119の内部構成を示すブロック図である。図3に示すように、マネジメントECU119は、要求駆動力算出部201と、駆動部必要出力算出部203と、発電部出力可能判断部205と、蓄電部必要出力算出部207と、蓄電部出力可能判断部209と、補正発電部出力算出部211と、燃焼制御値導出部213と、内燃機関運転点導出部215とを有する。なお、図3中の実線の矢印は値データを示し、点線は指示内容を含む制御データを示す。
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the
以下、シリーズ走行中のHEVにおけるマネジメントECU119の各構成要素の動作、及び、マネジメントECU119による内燃機関109の制御方法について説明する。なお、以下の説明では、図4に示すように、コンバータ103及び蓄電器101をまとめて「蓄電部121」と呼ぶ。また、内燃機関109、発電機111及び第2インバータ113をまとめて「発電部123」と呼ぶ。さらに、第1インバータ105及び電動機107をまとめて「駆動部125」と呼ぶ。なお、各部間のエネルギー伝達損失は無いものとする。
Hereinafter, the operation of each component of the
(第1実施例)
図5及び図6は、第1実施例のマネジメントECU119による内燃機関109の制御方法を示すフローチャートである。図5及び図6に示すように、要求駆動力算出部201は、AP開度、並びに、電動機107の回転数(モータ回転数NE)及びトルク(モータトルクTr)に基づいて、電動機107に要求された出力(以下「要求駆動力」という)Prを算出する(ステップS101)。駆動部必要出力算出部203は、要求駆動力Pr及び駆動部効率mに基づいて、以下に示す式(1)より、駆動部125に要求された出力(以下「駆動部必要出力」という)Mrを算出する(ステップS103)。
Mr=Pr/m …(1)
(First embodiment)
5 and 6 are flowcharts showing a method of controlling the
Mr = Pr / m (1)
発電部出力可能判断部205は、内燃機関109及び発電機111の各特性に基づいて、発電部123が駆動部必要出力Mrを出力できるか否かを判断し(ステップS105)、発電部123が駆動部必要出力Mrを出力できるときはステップS107に進み、出力できないときはステップS109に進む。ステップS107では、内燃機関運転点導出部215は、図7に示す出力−目標NEグラフ及び図8に示す内燃機関109の熱効率に関する特性を示すグラフに基づくマップを用いて、駆動部必要出力Mrに応じた内燃機関109の目標運転点を導出する。
The power generation unit output
一方、ステップS109では、蓄電部必要出力算出部207は、駆動部必要出力Mr及び発電部123の実際の出力(以下「実発電部出力」という)Gcに基づいて、以下に示す式(2)より、蓄電部121に求められる出力(以下「蓄電部必要出力」という)Brを算出する。
Br=Mr−Gc …(2)
On the other hand, in step S109, the power storage unit required
Br = Mr-Gc (2)
ステップS109の後、蓄電部出力可能判断部209は、蓄電器101の温度、内部抵抗、端子間電圧、入出力電流及び残容量(SOC:State of Charge)等の情報を検出する(ステップS111)。次に、蓄電部出力可能判断部209は、ステップS109で取得したこれらの情報の内、少なくともいずれか1つの情報に基づいて、蓄電部121が蓄電部必要出力Brを出力できる状態であるか否かを判断する(ステップS113)。なお、マネジメントECU119は、蓄電部121に過電流が流れないよう、蓄電部121の出力を所定値以下に制限する。また、蓄電器101のSOCが所定レベル未満のとき、又は、蓄電器101の温度が所定値未満のとき、マネジメントECU119は、蓄電器101が過放電しないよう蓄電部121の出力を制御する。このように、蓄電部121の出力は、蓄電器101の状態等に応じて制限される。
After step S109, the power storage unit output
ステップS113で蓄電部121が蓄電部必要出力Brを出力できると判断されたときはステップS115に進み、蓄電部必要出力Brを出力できないと判断されたときはステップS117に進む。ステップS115では、内燃機関運転点導出部215は、図7に示す出力−目標NEグラフ及び図8に示す内燃機関109の熱効率に関する特性を示すグラフに基づくマップを用いて、実発電部出力Gcに応じた内燃機関109の目標運転点を導出する。
If it is determined in step S113 that the
一方、ステップS117では、補正発電部出力算出部211は、駆動部必要出力Mrと蓄電部121が可能な出力(以下「蓄電部可能出力」という)Bpの差分(駆動部必要出力Mr−蓄電部可能出力Bp)を補正発電部出力Gaとして算出する。次に、燃焼制御値導出部213は、蓄電部必要出力Brと蓄電部可能出力Bpの差分(蓄電部必要出力Br−蓄電部可能出力Bp)を蓄電部出力制限量Blとして算出する(ステップS119)。
On the other hand, in step S117, the corrected power generation unit
次に、燃焼制御値導出部213は、発電機111の回転数NEg、補正発電部出力Ga及び蓄電部出力制限量Blに応じて、内燃機関109の目標燃焼制御値として、EGRの導入量である目標EGR値を導出する(ステップS121)。なお、目標EGR値の導出は、所定の条件が成立したときに限って行われる。所定の条件とは、空燃比フィードバック制御(Air-Fuel Ratio feedback control)が動作中であること、エンジン水温が所定値以上であること、燃料カット中でないこと、及びエンジン始動モード中でないことである。
Next, the combustion control
図9は、燃焼制御値導出部213による目標EGR値の導出工程を示す概念図である。図9に示すように、燃焼制御値導出部213は、基本EGRマップを用いて、補正発電部出力Gaに応じた目標EGR基本値EGRsを導出する。なお、当該工程時、発電機111の回転数NEgに応じて異なる基本EGRマップが用いられる。また、燃焼制御値導出部213は、補正係数マップを用いて、蓄電部出力制限量Blに応じた補正係数を導出する。なお、図9に示すように、補正係数は、蓄電部出力制限量Blが多いほど小さい。燃焼制御値導出部213は、目標EGR基本値EGRsに補正係数を乗算することによって目標EGR値を導出する。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing a process for deriving a target EGR value by the combustion control
次に、内燃機関運転点導出部215は、図10に示す補正発電部出力−目標NEグラフ及び図11に示す内燃機関109の熱効率に関する特性を示すグラフに基づくマップを用いて、補正発電部出力Ga及び蓄電部出力制限量Blに応じた内燃機関109の目標運転点を導出する(ステップS123)。なお、図10に示すように、補正発電部出力Gaに対する内燃機関109の目標回転数は、蓄電部出力制限量Blに応じて異なる。また、図11に示すように、同じ目標回転数であっても、内燃機関109の目標運転点は蓄電部出力制限量Blに応じて異なる。
Next, the internal combustion engine operating
マネジメントECU119は、このようにして導出した目標運転点で内燃機関109を運転し、かつ、目標EGR値を導出した場合は当該目標EGR値に応じたEGRを行うよう内燃機関109を制御する。
The
以上説明したように、本実施例によれば、HEVがシリーズ走行時、蓄電器101が要求された出力を出せないために発電部123の出力増加が求められる場合は、蓄電部出力制限量Blに応じた量のEGRを行い、かつ、EGR量に応じた運転点で内燃機関109が駆動される。EGRを行うと内燃機関109の出力応答性が上がるため、発電部123への要求出力に対する発電部123の追従性を担保できる。したがって、蓄電器101の出力制限又は出力低下により生じ得るドライバビリティの低下を防止できる。
As described above, according to the present embodiment, when the HEV is traveling in series, when the output of the
(第2実施例)
第2実施例では、図6に示したフローチャートのステップS121において、燃焼制御値導出部213が、内燃機関109の目標燃焼制御値として目標INV(In-Valve close timing)値を導出する。なお、INV値は、内燃機関109における吸気バルブの遅閉の程度を示す。マネジメントECU119は、目標INV値に応じたアトキンソン制御を内燃機関109に対して行う。この点以外は第1実施例と同様である。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the combustion control
なお、目標INV値の導出は、所定の条件が成立したときに限って行われる。所定の条件とは、空燃比フィードバック制御が動作中であること、エンジン水温が所定値以上であること、及びエンジン始動モード中でないことである。 The target INV value is derived only when a predetermined condition is satisfied. The predetermined conditions are that the air-fuel ratio feedback control is operating, the engine water temperature is equal to or higher than a predetermined value, and that the engine start mode is not being performed.
図12は、燃焼制御値導出部213による目標INV値の導出工程を示す概念図である。図12に示すように、燃焼制御値導出部213は、基本INVマップを用いて、補正発電部出力Gaに応じた目標INV基本値INVsを導出する。なお、当該工程時、発電機111の回転数NEgに応じて異なる基本INVマップが用いられる。また、燃焼制御値導出部213は、補正係数マップを用いて、蓄電部出力制限量Blに応じた補正係数を導出する。なお、図12に示すように、補正係数は、蓄電部出力制限量Blが多いほど小さい。燃焼制御値導出部213は、目標INV基本値INVsに補正係数を乗算することによって目標INV値を導出する。
FIG. 12 is a conceptual diagram showing a process for deriving a target INV value by the combustion control
以上説明したように、本実施例によれば、HEVがシリーズ走行時、蓄電器101が要求された出力を出せないために発電部123の出力増加が求められる場合は、蓄電部出力制限量Blに応じた内燃機関109の吸気バルブを遅閉するタイミング制御を行い、かつ、当該遅閉じ量に応じた運転点で内燃機関109が駆動される。内燃機関109の吸気バルブの遅閉じ量を減らすことによって内燃機関109の出力応答性が上がるため、発電部123への要求出力に対する発電部123の追従性を担保できる。したがって、蓄電器101の出力制限又は出力低下により生じ得るドライバビリティの低下を防止できる。
As described above, according to the present embodiment, when the HEV is traveling in series, when the output of the
(第3実施例)
第3実施例では、図6に示したフローチャートのステップS121において、燃焼制御値導出部213が、内燃機関109の目標燃焼制御値としてリーン運転判断値を導出する。なお、リーン運転判断値は、内燃機関109において理論空燃比よりも混合気を薄くするリーン運転を許可するか禁止するかを示す。燃焼制御値導出部213は、蓄電部出力制限量Blが所定値未満であればリーン運転を許可し、所定値以上であればリーン運転を禁止するリーン運転判断値を導出する。マネジメントECU119は、リーン運転判断値がリーン運転の許可を示す場合は、リーン運転するよう内燃機関109を制御し、リーン運転判断値がリーン運転の禁止を示す場合は、ストイキ運転又はリッチ運転するよう内燃機関109を制御する。この点以外は第1実施例と同様である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, the combustion control
なお、リーン運転判断値の導出は、所定の条件が成立したときに限って行われる。所定の条件とは、空燃比フィードバック制御が動作中であること、エンジン水温が所定値以上であること、エンジン始動モード中でない、及びリーン運転可能な負荷範囲が成立していることである。 The lean operation determination value is derived only when a predetermined condition is satisfied. The predetermined conditions are that the air-fuel ratio feedback control is operating, that the engine water temperature is equal to or higher than a predetermined value, that the engine start mode is not being performed, and that a load range in which lean operation is possible is established.
以上説明したように、本実施例によれば、HEVがシリーズ走行時、蓄電器101が要求された出力を出せないために発電部123の出力増加が求められる場合は、蓄電部出力制限量Blに応じて内燃機関109のリーン運転を許可又は禁止する制御を行う。リーン運転のときと比較して、ストイキ運転又はリッチ運転することによって内燃機関109の出力応答性が上がるため、発電部123への要求出力に対する発電部123の追従性を担保できる。したがって、蓄電器101の出力制限又は出力低下により生じ得るドライバビリティの低下を防止できる。
As described above, according to the present embodiment, when the HEV is traveling in series, when the output of the
なお、上記実施形態では、第1実施例でEGR制御、第2実施例でアトキンソン制御、第3実施例で空燃比調整制御の各パラメータを制御しているが、これらの実施例を組み合わせたパラメータを制御しても良い。 In the above embodiment, the EGR control is controlled in the first example, the Atkinson control is controlled in the second example, and the air-fuel ratio adjustment control is controlled in the third example. May be controlled.
また、上記実施形態では、本発明に係るハイブリッド車両の制御装置がシリーズ方式のHEVに含まれた例について説明したが、パラレル方式のHEV又はシリーズ/パラレル方式のHEVに含まれていても良い。 In the above-described embodiment, an example in which the hybrid vehicle control device according to the present invention is included in a series HEV has been described. However, the hybrid vehicle control apparatus may be included in a parallel HEV or a series / parallel HEV.
101 蓄電器(BATT)
103 コンバータ(CONV)
105 第1インバータ(第1INV)
107 電動機(Mot)
109 内燃機関(ENG)
111 発電機(GEN)
113 第2インバータ(第2INV)
115 ギアボックス
119 マネジメントECU(MG ECU)
121 蓄電部
123 発電部
125 駆動部
201 要求駆動力算出部
203 駆動部必要出力算出部
205 発電部出力可能判断部
207 蓄電部必要出力算出部
209 蓄電部出力可能判断部
211 補正発電部出力算出部
213 燃焼制御値導出部
215 内燃機関運転点導出部
101 Battery (BATT)
103 Converter (CONV)
105 1st inverter (1st INV)
107 Electric motor (Mot)
109 Internal combustion engine (ENG)
111 Generator (GEN)
113 Second inverter (second INV)
115
121
Claims (8)
ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電器を有する蓄電部と、
前記蓄電部及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機を有する駆動部と、を備えた前記ハイブリッド車両の制御装置であって、
前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じたアクセルペダル開度及び前記電動機の状態に応じて、前記駆動部に要求された出力を導出する駆動部必要出力導出部と、
前記発電部の特性に基づいて、前記駆動部に要求された出力に対応する出力を前記発電部が出力できるか否かを判断する発電部出力可能判断部と、
前記発電部が前記駆動部に要求された出力に対応する出力を出力できないと判断されたとき、前記蓄電器に関する情報に基づいて、前記駆動部に要求された出力と前記発電部の出力の差分である蓄電部必要出力を前記蓄電部が出力できるか否かを判断する蓄電部出力可能判断部と、
前記蓄電部が前記蓄電部必要出力を出力できないと判断されたとき、前記駆動部に要求された出力と前記蓄電部が可能な出力の差分である補正発電部出力、及び前記蓄電部必要出力と前記蓄電器が可能な出力の差分である蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出する燃焼制御値導出部と、
前記補正発電部出力及び前記蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の目標運転点を導出する内燃機関運転点導出部と、
を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A power generation unit having an internal combustion engine and a generator that generates power by operation of the internal combustion engine;
A power storage unit having a capacitor for supplying electric power to an electric motor that is a drive source of the hybrid vehicle;
A drive unit having the electric motor driven by power supply from at least one of the power storage unit and the generator, and a control device for the hybrid vehicle comprising:
A drive unit required output deriving unit for deriving an output required for the drive unit according to an accelerator pedal opening and a state of the electric motor according to an accelerator operation in the hybrid vehicle;
Based on the characteristics of the power generation unit, a power generation unit output enable determination unit that determines whether the power generation unit can output an output corresponding to the output requested of the drive unit;
When it is determined that the power generation unit cannot output an output corresponding to the output requested of the drive unit, based on the information on the battery, the difference between the output requested of the drive unit and the output of the power generation unit A power storage unit output enable determination unit that determines whether the power storage unit can output a certain power storage unit required output; and
When it is determined that the power storage unit cannot output the power storage unit required output, a corrected power generation unit output that is a difference between an output requested by the drive unit and an output that the power storage unit is capable of, and the power storage unit required output A combustion control value deriving unit for deriving a parameter related to combustion control of the internal combustion engine according to a power storage unit output limit amount that is a difference in output that is possible for the battery;
An internal combustion engine operating point deriving unit for deriving a target operating point of the internal combustion engine according to the corrected power generation unit output and the power storage unit output limit amount;
A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising:
前記燃焼制御値導出部は、
前記補正発電部出力に応じた前記内燃機関の燃焼制御に係る基本パラメータに、前記蓄電部出力制限量に応じた補正係数を乗算することによって、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 The hybrid vehicle control device according to claim 1,
The combustion control value deriving unit
Deriving a parameter related to combustion control of the internal combustion engine by multiplying a basic parameter related to combustion control of the internal combustion engine according to the corrected power generation unit output by a correction coefficient corresponding to the power storage unit output limit amount A hybrid vehicle control device.
前記内燃機関の燃焼制御は、EGR制御、アトキンソン制御、若しくは空燃比調整制御、又はこれら制御の組み合わせであることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 The hybrid vehicle control device according to claim 1 or 2,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the combustion control of the internal combustion engine is EGR control, Atkinson control, air-fuel ratio adjustment control, or a combination of these controls.
前記内燃機関の燃焼制御がEGR制御であるとき、
前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、EGRの導入量を示し、
前記補正係数は、前記蓄電部出力制限量が多いほど小さいことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle according to claim 3,
When the combustion control of the internal combustion engine is EGR control,
The parameter relating to the combustion control of the internal combustion engine indicates the amount of EGR introduced,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the correction coefficient is smaller as the power storage unit output limit amount is larger.
前記内燃機関の燃焼制御がアトキンソン制御であるとき、
前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、前記内燃機関における吸気バルブの遅閉の程度を示し、
前記補正係数は、前記蓄電部出力制限量が多いほど小さいことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle according to claim 3,
When the combustion control of the internal combustion engine is Atkinson control,
The parameter relating to the combustion control of the internal combustion engine indicates the degree of slow closing of the intake valve in the internal combustion engine,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the correction coefficient is smaller as the power storage unit output limit amount is larger.
前記内燃機関の燃焼制御が空燃比調整制御であるとき、
前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータは、前記蓄電部出力制限量が所定値未満であれば前記内燃機関のリーン運転の許可を示し、前記蓄電部出力制限量が前記所定値以上であれば前記内燃機関のリーン運転の禁止を示すことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle according to claim 3,
When the combustion control of the internal combustion engine is air-fuel ratio adjustment control,
The parameter relating to combustion control of the internal combustion engine indicates permission of lean operation of the internal combustion engine if the power storage unit output limit amount is less than a predetermined value, and if the power storage unit output limit amount is equal to or greater than the predetermined value, A control device for a hybrid vehicle, which indicates prohibition of lean operation of an internal combustion engine.
前記内燃機関運転点導出部は、前記蓄電部出力制限量が多いほど高い回転数の目標運転点を導出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 6,
The control apparatus for a hybrid vehicle, wherein the internal combustion engine operating point deriving unit derives a target operating point having a higher rotational speed as the power storage unit output limit amount increases.
ハイブリッド車両の駆動源である電動機に電力を供給する蓄電器を有する蓄電部と、
前記蓄電部及び前記発電機の少なくとも一方からの電力供給によって駆動する前記電動機を有する駆動部と、を備えた前記ハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両におけるアクセル操作に応じたアクセルペダル開度及び前記電動機の状態に応じて、前記駆動部に要求された出力を導出し、
前記発電部の特性に基づいて、前記駆動部に要求された出力に対応する出力を前記発電部が出力できるか否かを判断し、
前記発電部が前記駆動部に要求された出力に対応する出力を出力できないと判断したとき、前記蓄電器に関する情報に基づいて、前記駆動部に要求された出力と前記発電部の出力の差分である蓄電部必要出力を前記蓄電部が出力できるか否かを判断し、
前記蓄電部が前記蓄電部必要出力を出力できないと判断したとき、前記駆動部に要求された出力と前記蓄電部が可能な出力の差分である補正発電部出力、及び前記蓄電部必要出力と前記蓄電器が可能な出力の差分である蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の燃焼制御に係るパラメータを導出し、
前記補正発電部出力及び前記蓄電部出力制限量に応じた、前記内燃機関の目標運転点を導出することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 A power generation unit having an internal combustion engine and a generator that generates power by operation of the internal combustion engine;
A power storage unit having a capacitor for supplying electric power to an electric motor that is a drive source of the hybrid vehicle;
A drive unit having the electric motor driven by power supply from at least one of the power storage unit and the generator, and a control method for the hybrid vehicle comprising:
According to the accelerator pedal opening and the state of the electric motor according to the accelerator operation in the hybrid vehicle, the output required for the drive unit is derived,
Based on the characteristics of the power generation unit, determine whether the power generation unit can output an output corresponding to the output requested of the drive unit,
When the power generation unit determines that the output corresponding to the output requested by the drive unit cannot be output, it is a difference between the output requested by the drive unit and the output of the power generation unit based on information on the battery Determine whether the power storage unit can output the power storage unit required output,
When it is determined that the power storage unit cannot output the power storage unit required output, a corrected power generation unit output that is a difference between the output requested by the drive unit and the power storage unit is possible, and the power storage unit required output and Deriving parameters related to combustion control of the internal combustion engine according to the power storage unit output limit amount, which is a difference in output that can be performed by the battery,
A control method for a hybrid vehicle, wherein a target operating point of the internal combustion engine is derived according to the corrected power generation unit output and the power storage unit output limit amount.
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