JP2012153192A - Hybrid vehicle control device - 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に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
従来のハイブリッド車両の制御装置は、モータによって静止状態のエンジンをクランキングし、エンジンを再始動させていた。そのため、EV走行中は、エンジンを円滑に再始動させるための余力を残した制限トルク範囲内でモータを駆動していた。 A conventional control device for a hybrid vehicle cranks a stationary engine with a motor and restarts the engine. For this reason, during EV traveling, the motor is driven within a limited torque range that leaves a surplus force for smoothly restarting the engine.
このように、前述した従来のハイブリッド車両の制御装置は、EV走行中に、モータ出力を最大トルクまで増大させることができなかったため、モータのみによって走行できる領域が少ないという問題点があった。 As described above, the conventional hybrid vehicle control device described above has a problem in that the region in which the vehicle can travel only by the motor is small because the motor output cannot be increased to the maximum torque during EV traveling.
本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、モータのみよって走行できる領域を増大させることを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to increase a region where the vehicle can travel only by a motor.
本発明は、動力源としてエンジン及びモータを備えるハイブリッド車両の制御装置である。そして、このハイブリッド車両の制御装置が、エンジンの廃熱を回生動力として回生する廃熱回生装置と、モータのみを動力源として走行するEV走行時に、廃熱回生装置によって回生した回生動力をエンジンの出力軸に伝達する回生動力伝達機構と、を備えることを特徴とする。 The present invention is a control device for a hybrid vehicle including an engine and a motor as power sources. The hybrid vehicle control device regenerates the waste heat regeneration device that regenerates the waste heat of the engine as regenerative power, and the regenerative power that is regenerated by the waste heat regenerative device during EV traveling that uses only the motor as a power source. And a regenerative power transmission mechanism that transmits to the output shaft.
本発明によれば、EV走行時に廃熱回生装置によって回生した回生動力によってエンジンの出力軸を空回しさせておくことができる。そのため、モータによるクランキングを行うことなくエンジンを自立始動させることが可能となり、EV走行中にエンジン再始動のための余力を残しておく必要がない。したがって、モータのみによって走行できる領域を増大させることができる。 According to the present invention, the output shaft of the engine can be idled by the regenerative power regenerated by the waste heat regeneration device during EV traveling. Therefore, it is possible to start the engine independently without performing cranking by the motor, and it is not necessary to leave a surplus power for restarting the engine during EV traveling. Therefore, it is possible to increase the area that can be traveled only by the motor.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両100の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
ハイブリッド車両100は、動力源としてのエンジン1及びモータジェネレータ2と、電力源としてのバッテリ3と、モータジェネレータ2を制御するインバータ4と、動力源の出力を後輪57に伝達するための複数の部品からなる駆動系5と、エンジン1の廃熱を動力に回生するランキンサイクルシステム6と、エンジン1、モータジェネレータ2、駆動系5及びランキンサイクルシステム6の各部品を制御するためのコントローラ7と、を備える。
The
エンジン1は、ガソリンエンジンである。エンジン1のクランクシャフト13の一端にはクランクプーリ12が設けられる。
The engine 1 is a gasoline engine. A
モータジェネレータ2は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。モータジェネレータ2は、電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、ロータが外力により回転しているときにステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能と、を有する。 The motor generator 2 is a synchronous motor generator in which a permanent magnet is embedded in a rotor and a stator coil is wound around a stator. The motor generator 2 has a function as an electric motor that rotates by receiving electric power supply, and a function as a generator that generates an electromotive force at both ends of the stator coil when the rotor is rotated by an external force.
バッテリ3は、モータジェネレータ2などの各種の電気部品に電力を供給するとともに、モータジェネレータ2で発電された電力を蓄える。 The battery 3 supplies electric power to various electrical components such as the motor generator 2 and stores the electric power generated by the motor generator 2.
インバータ4は、直流と交流の2種類の電気を相互に変換する電流変換機である。インバータ4は、バッテリ3からの直流を任意の周波数の三相交流に変換してモータジェネレータ2に供給する。一方、モータジェネレータ2が発電機として機能するときは、モータジェネレータ2からの三相交流を直流に変換してバッテリ3に供給する。 The inverter 4 is a current converter that mutually converts two types of electricity, DC and AC. The inverter 4 converts the direct current from the battery 3 into a three-phase alternating current having an arbitrary frequency and supplies it to the motor generator 2. On the other hand, when the motor generator 2 functions as a generator, the three-phase alternating current from the motor generator 2 is converted into direct current and supplied to the battery 3.
駆動系5は、第1クラッチ51と、自動変速機52と、第2クラッチ53と、プロペラシャフト54と、終減速差動装置55と、ドライブシャフト56と、を備える。
The
第1クラッチ51は、エンジン1とモータジェネレータ2との間に設けられる。第1クラッチ51は、第1ソレノイドバルブ511によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第1クラッチ51は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態(半クラッチ状態)及び解放状態の3つの状態に制御される。
自動変速機52は、前進7段・後進1段の有段変速機である。自動変速機52は、4組の遊星歯車機構と、遊星歯車機構を構成する複数の回転要素に接続されてそれらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素(3組の多板クラッチ、4組の多板ブレーキ、2組のワンウェイクラッチ)と、を備える。各摩擦締結要素への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素の締結・解放状態を変更することで変速段が切り替わる。
The
第2クラッチ53は、第2ソレノイドバルブ531によって油流量及び油圧を制御して連続的にトルク容量を変化させることのできる湿式多板クラッチである。第2クラッチ53は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態(半クラッチ状態)及び解放状態の3つの状態に制御される。本実施形態では、自動変速機52が備える複数の摩擦締結要素の一部を第2クラッチ53として流用する。
The
プロペラシャフト54は、自動変速機52の出力軸と終減速差動装置55の入力軸とを接続する。
The
終減速差動装置55は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、プロペラシャフト54の回転を減速させた上で左右のドライブシャフト56に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト56の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト56の先端にはそれぞれ後輪57が取り付けられる。
The
ランキンサイクルシステム6は、エンジン1の冷却水からエンジン1の廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を動力として回生するシステムである。ランキンサイクルシステム6については図2を参照して詳しく説明する。なお、エンジン1の廃熱の回収は、エンジン1の冷却水ではなく排気ガスから回収しても構わない。 The Rankine cycle system 6 is a system that recovers waste heat of the engine 1 from a coolant of the engine 1 to a refrigerant and regenerates the recovered waste heat as power. The Rankine cycle system 6 will be described in detail with reference to FIG. The waste heat of the engine 1 may be recovered not from the cooling water of the engine 1 but from exhaust gas.
図2は、ランキンサイクルシステム6の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the Rankine cycle system 6.
図2に示すように、ランキンサイクルシステム6は、冷媒通路61と、ポンプ62と、蒸発器63と、圧力センサ64と、開閉弁65と、膨張機66と、凝縮器67と、を備える。
As shown in FIG. 2, the Rankine cycle system 6 includes a
冷媒通路61は、冷媒が循環する通路である。冷媒通路61は、ポンプ62と蒸発器63とを接続する第1通路61Aと、蒸発器63と膨張機66とを接続する第2通路61Bと、膨張機66と凝縮器67とを接続する第3通路61Cと、凝縮器67とポンプ62とを接続する第4通路61Dと、を備える。なお、本実施形態では冷媒として約80[℃]から90[℃]程度で蒸発する冷媒を使用しているが、蒸発する温度はこれに限られるものではなく、エンジン1の仕様や目的に応じて適宜最適なものを選択すれば良い。
The
ポンプ62は、電動ポンプ62であり、液体の冷媒を蒸発器63に圧送する。
The
蒸発器63は、エンジン1を冷却した後の高温の冷却水と、ポンプ62によって圧送されてきた液体の冷媒と、の間で熱交換を行わせ、液体の冷媒を加熱して気化させる。
The
圧力センサ64は、膨張機66の上流に位置するように、第2通路61Bに設けられる。圧力センサ64は、第2通路61Bを流れる冷媒の圧力(以下「冷媒圧力」という。)を検出する。
The
開閉弁65は、膨張機66の上流に位置するように、第2通路61Bに設けられる。開閉弁65は、コントローラ7によって制御されて、第2通路61Bを開閉する。開閉弁65を開くことで、蒸発器63で気化された冷媒が膨張機66に流入する。
The on-off
膨張機66は、回転軸661と、回転軸661の一端に設けられたタービン662と、回転軸661の他端に設けられた膨張機プーリ663(図1参照)と、を備える。
The
タービン662は、蒸発器63で気化された冷媒を膨張させることによって熱を回転エネルギに変換する蒸気タービンである。
The
膨張機プーリ663は、ベルト11を介してクランクプーリ12に機械的に連結される。膨張機プーリ663と回転軸661との間には電磁クラッチ664が介装されており、必要に応じて膨張機66をエンジン1から切り離すことができるようになっている。
The
凝縮器67は、凝縮器67に流入してきた気体の冷媒と、外気と、の間で熱交換を行わせ、気体の冷媒を冷却して液化させる。凝縮器67によって液化された冷媒は、ポンプ62によって再び蒸発器63に圧送され、冷媒通路61を循環する。
The
コントローラ7は、中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
The
コントローラ7には、アクセルストロークセンサ60、車速センサ61、エンジン回転センサ62、モータジェネレータ回転センサ63及びSOC(State Of Charge)センサ64などのハイブリッド車両100の走行状態を検出するための各種センサの検出信号が入力される。
The
アクセルストロークセンサ60は、目標駆動トルクとしてのアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル操作量」という。)を検出する。車速センサ61は、ハイブリッド車両100の車速を検出する。エンジン回転センサ62は、クランクシャフト13の回転速度(以下「エンジン回転速度」という。)を検出する。モータジェネレータ回転センサ63は、モータジェネレータ2の回転速度(以下「モータ回転速度」という。)を検出する。SOCセンサ64は、バッテリ蓄電量を検出する。
The
そしてコントローラ7は、検出したハイブリッド車両100の走行状態に応じてEV(Electric Vehicle)走行モード又はHEV(Hybrid Electric Vehicle)走行モードのいずれか一方を目標走行モードとして選択する。
Then, the
なお、EV走行モードは、第1クラッチ51を解放し、モータジェネレータ2のみを動力源としてハイブリッド車両100を駆動する走行モードである。HEV走行モードは、第1クラッチ51を締結し、エンジン1を動力源として含みながらハイブリッド車両100を駆動する走行モードである。
The EV travel mode is a travel mode in which the first clutch 51 is released and the
図3は、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードを選択するマップである。このマップは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ7に記憶されている。
FIG. 3 is a map for selecting the target travel mode based on the vehicle speed and the accelerator operation amount. This map is created in advance by a preliminary experiment or the like, and is stored in the
目標走行モード選択マップには、実線で示したEV走行モードからHEV走行モードへの走行モード切替線(以下「エンジン始動線」という。)と、破線で示したHEVモードからEVモードへの走行モード切替線(以下「エンジン停止線」という。)と、が設定される。 The target travel mode selection map includes a travel mode switching line from the EV travel mode to the HEV travel mode (hereinafter referred to as “engine start line”) indicated by a solid line, and a travel mode from the HEV mode to the EV mode indicated by a broken line. A switching line (hereinafter referred to as “engine stop line”) is set.
現在の走行モードがEV走行モードのときは、車速とアクセル操作量とに基づいて定まる動作点がエンジン始動線の上方にあれば、目標走行モードがHEV走行モードに設定される。一方で、動作点がエンジン始動線の下方にあれば、目標走行モードがEV走行モードに設定される。 When the current travel mode is the EV travel mode, if the operating point determined based on the vehicle speed and the accelerator operation amount is above the engine start line, the target travel mode is set to the HEV travel mode. On the other hand, if the operating point is below the engine start line, the target travel mode is set to the EV travel mode.
また、現在の走行モードがHEV走行モードのときは、動作点がエンジン停止線の下方にあれば、目標走行モードがEV走行モードに設定される。一方で、動作点がエンジン停止線の上方にあれば、目標走行モードがHEV走行モードに設定される。 When the current travel mode is the HEV travel mode, if the operating point is below the engine stop line, the target travel mode is set to the EV travel mode. On the other hand, if the operating point is above the engine stop line, the target travel mode is set to the HEV travel mode.
ここで従来は、EV走行モードからHEV走行モードに移行するときに、第1クラッチ51を半クラッチ状態にしてモータジェネレータ2の動力によってエンジン1をクランキングし、再始動させていた。このエンジン1を再始動させるときのクランキング開始時には、モータジェネレータ2に、静止状態のクランクシャフト13を回転させるために必要なトルク(以下「起動トルク」という。)が負荷として入力される。
Here, conventionally, when shifting from the EV traveling mode to the HEV traveling mode, the first clutch 51 is in a half-clutch state, and the engine 1 is cranked by the power of the motor generator 2 and restarted. At the start of cranking when the engine 1 is restarted, torque (hereinafter referred to as “starting torque”) necessary for rotating the
そこで従来は、この起動トルクによってモータジェネレータ2の出力軸の回転速度が低下してショックが発生しないように、エンジン再始動時に起動トルク分だけモータトルクを増大させていた。そのため、EV走行モード時に、この起動トルク分だけ余力を残した状態で、モータジェネレータ2を駆動する必要があった。つまり、モータジェネレータ2で発生させることのできる最大トルク(以下「最大モータトルク」という。)からこの起動トルクを減じた制限トルクの範囲内でしか、モータジェネレータ2を駆動することができなかった。 Conventionally, therefore, the motor torque is increased by the starting torque when the engine is restarted so that the starting torque does not reduce the rotation speed of the output shaft of the motor generator 2 to cause a shock. For this reason, it is necessary to drive the motor generator 2 in the state where the remaining power is left for the starting torque in the EV traveling mode. In other words, the motor generator 2 can be driven only within the limit torque range obtained by subtracting the starting torque from the maximum torque that can be generated by the motor generator 2 (hereinafter referred to as “maximum motor torque”).
そこで本実施形態では、EV走行モード中に、膨張機66によってエンジン1のクランクシャフト13を回転させておくこととした。これにより、エンジン再始動時にモータジェネレータ2によってエンジン1をクランキングする必要がなくなるので、EV走行モード時にモータトルクを最大モータトルクまで増大させることができる。その結果、従来よりも走行中のEV走行の割合を増やすことができ、燃費を向上させることができる。以下、この本実施形態によるハイブリッド車両100の制御について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the
図4は、本実施形態によるハイブリッド車両100の制御について説明するフローチャートである。コントローラ7は、本ルーチンをハイブリッド車両100の走行中に所定の演算周期(例えば10ms)で実行する。
FIG. 4 is a flowchart illustrating control of the
ステップS1において、コントローラ7は、現在の走行モードを判定する。コントローラ7は現在の走行モードがHEV走行モードであればステップS2の処理を行う。一方で、現在の走行モードがEV走行モードであればステップS4の処理を行う。
In step S1, the
ステップS2において、コントローラ7は、図3の目標走行モード選択マップを参照し、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードがEV走行モードであるかを判定する。コントローラ7は、目標走行モードがEV走行モードでなければ今回の処理を終了する。一方で、目標走行モードがEV走行モードであればステップS3の処理を行う。
In step S2, the
ステップS3において、コントローラ7は、HEV走行モードからEV走行モードへの移行処理(以下「EVモード移行処理」という。)を実施する。EV走行モード移行処理の詳細については、図5を参照して後述する。
In step S3, the
ステップS4において、コントローラ7は、図3の目標走行モード選択マップを参照し、車速とアクセル操作量とに基づいて、目標走行モードがHEV走行モードであるかを判定する。コントローラ7は、目標走行モードがHEV走行モードでなければステップS5の処理を行う。一方で、目標走行モードがHEV走行モードであればステップS6の処理を行う。
In step S4, the
ステップS5において、コントローラ7は、EV走行モード処理を実施する。EV走行モード処理の詳細については、図8を参照して後述する。
In step S5, the
ステップS6において、コントローラ7は、EV走行モードからHEV走行モードへの移行処理(以下「HEVモード移行処理」という。)を実施する。HEV走行モード移行処理の詳細については、図10を参照して後述する。
In step S6, the
図5は、EV走行モード移行処理について説明するフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart for explaining EV traveling mode transition processing.
ステップS31において、コントローラ7は、後述する図6のマップを参照し、膨張機66の回転速度(以下「膨張機回転速度」という。)Nranと冷媒圧力Prefとに基づいて、膨張機66のトルク(以下「膨張機トルク」という。)Tranを算出する。
In step S31, the
ステップS32において、コントローラ7は、後述する図7のテーブルを参照し、エンジン水温に基づいて、エンジン1を構成する部品間の摺動摩擦によって生じる負のトルクの絶対値(以下「フリクショントルク」という。)Tfriを算出する。
In step S32, the
ステップS33において、コントローラ7は、第1クラッチ51を解放し、エンジン1への燃料供給を停止する。
In step S <b> 33, the
ステップS34において、コントローラ7は、膨張機66を駆動してエンジン1を空回りさせるエンジン1の空回し運転を実施するか否かを判定する。具体的には、膨張機トルクTranがフリクショントルクTfriよりも大きいか否かを判定する。コントローラ7は、膨張機トルクTranがフリクショントルクTfriよりも大きければ、ステップS35の処理を行う。一方で、膨張機トルクTranがフリクショントルクTfri以下であれば、ステップS37の処理を行う。
In step S <b> 34, the
ステップS35において、コントローラ7は、開閉弁65を開き、電磁クラッチ664を締結する。これにより、EV走行時に冷媒が冷媒通路61を循環してタービン662が回転し、タービン662の回転に連動して回転軸661及び膨張機プーリ663が回転する。その結果、ベルト11を介してクランクシャフト13が回転させられてエンジン1が空回りする。
In step S35, the
ステップS36において、コントローラ7は、走行モードをEV走行モードに設定する。
In step S36, the
ステップS37において、コントローラ7は、開閉弁65を閉じ、電磁クラッチ664を解放する。これにより、EV走行の間、第2通路61Bの圧力を保持しておくことができる。そのため、エンジン再始動後のHEV走行時に開閉弁65を開けば、この保持した圧力でタービン662を回転させることができるので、ランキンサイクルシステム6によってハイブリッド車両100の動力をより効率的にアシストすることができる。
In step S37, the
図6は、膨張機回転速度Nranと冷媒圧力Prefとに基づいて、膨張機トルクTranを算出するマップである。このマップは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ7に記憶されている。
FIG. 6 is a map for calculating the expander torque Tran based on the expander rotation speed Nran and the refrigerant pressure Pref. This map is created in advance by a preliminary experiment or the like, and is stored in the
図6に示すように、膨張機トルクTranは、膨張機回転速度Nranが小さく、冷媒圧力Prefが高いときほど大きくなる。 As shown in FIG. 6, the expander torque Tran increases as the expander rotational speed Nran decreases and the refrigerant pressure Pref increases.
図7は、エンジン水温に基づいて、フリクショントルクTfriを算出するテーブルである。このテーブルは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ7に記憶されている。
FIG. 7 is a table for calculating the friction torque Tfri based on the engine coolant temperature. This table is created in advance by a preliminary experiment or the like, and is stored in the
図7に示すように、エンジン水温が低いときほどフリクショントルクは大きくなる。これは、エンジン水温が低いときほど、エンジン1を構成する部品間に供給される潤滑油の粘度が大きくなるためである。 As shown in FIG. 7, the friction torque increases as the engine water temperature decreases. This is because the lower the engine water temperature, the greater the viscosity of the lubricating oil supplied between the components constituting the engine 1.
図8は、EV走行モード処理について説明するフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart for explaining EV travel mode processing.
ステップS51において、コントローラ7は、エンジン回転速度Neを読み込む。
In step S51, the
ステップS52において、コントローラ7は、後述する図9のテーブルを参照し、EV走行中のエンジン回転速度Neに基づいて、EV走行中のモータトルクの上限値を設定する。EV走行中のエンジン回転速度Neは、膨張機回転速度Nranと、膨張機プーリ663のプーリ径及びクランクプーリ12のプーリ径から定まるプーリ比と、に基づいて算出される。
In step S52, the
ステップS53において、コントローラ7は、設定されたモータトルクの上限値を超えない範囲でモータジェネレータ2を駆動し、EV走行を実施する。
In step S53, the
図9は、EV走行中のエンジン回転速度Neに基づいて、EV走行中のモータトルクの上限値を設定するテーブルである。このテーブルは、予備実験等によって予め作成されたものであり、コントローラ7に記憶されている。
FIG. 9 is a table for setting the upper limit value of the motor torque during EV traveling based on the engine rotational speed Ne during EV traveling. This table is created in advance by a preliminary experiment or the like, and is stored in the
図9に示すように、EV走行中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上であれば、モータトルクの上限値は、最大モータトルクに設定される。自立始動可能速度は、混合気の吸入及び圧縮を行うことができ、その吸入、圧縮された混合気を点火することで、エンジン1の自立運転を開始させることができる回転速度である。本実施形態では200[rpm]に設定しているが、これに限られるものではなく、エンジン1仕様に応じて適宜設定すれば良い。 As shown in FIG. 9, if the engine rotational speed Ne during EV traveling is equal to or higher than the self-startable speed, the upper limit value of the motor torque is set to the maximum motor torque. The self-startable speed is a rotational speed at which the air-fuel mixture can be sucked and compressed, and the self-sustained operation of the engine 1 can be started by igniting the sucked and compressed air-fuel mixture. In this embodiment, the speed is set to 200 [rpm], but is not limited to this, and may be set as appropriate according to the engine 1 specifications.
そして、EV走行中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度よりも低くなるにつれて、モータトルクの上限値が小さくなるように設定される。これは、EV走行中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度より低ければ、エンジン再始動時に、モータジェネレータ2によってエンジン回転速度Neを自立始動可能速度まで上昇させる必要があるためである。つまり、エンジン再始動時に第1クラッチ51を半クラッチ状態にして、最大トルクとモータトルクの上限値との差分(以下「エンジン始動分トルク」という。)をモータジェネレータ2によってエンジン1に入力する必要があるためである。 Then, the upper limit value of the motor torque is set to be smaller as the engine rotational speed Ne during EV traveling becomes lower than the self-startable speed. This is because if the engine rotational speed Ne during EV traveling is lower than the self-sustainable start speed, the motor generator 2 needs to increase the engine rotational speed Ne to the self-sustainable start speed when the engine is restarted. That is, when the engine is restarted, the first clutch 51 is in a half-clutch state, and the difference between the maximum torque and the upper limit value of the motor torque (hereinafter referred to as “engine starting torque”) is input to the engine 1 by the motor generator 2. Because there is.
図10は、HEV走行モード移行処理について説明するフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart illustrating HEV travel mode transition processing.
ステップS61において、コントローラ7は、エンジン回転速度Ne及びモータ回転速度Nmを読み込む。
In step S61, the
ステップS62において、コントローラ7は、後述するエンジン再始動中フラグが0に設定されているかを判定する。コントローラ7は、エンジン再始動中フラグが0に設定されていればステップS63の処理を行う。一方で、エンジン再始動中フラグが1に設定されていればステップS65の処理を行う。なお、エンジン再始動中フラグはハイブリッド車両100の始動時には0に設定される。
In step S62, the
ステップS63において、コントローラ7は、エンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上かを判定する。コントローラ7は、エンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上であればステップS64の処理を行う。一方で、エンジン回転速度Neが自立始動可能速度未満であればステップS70の処理を行う。
In step S63, the
ステップS64において、コントローラ7は、モータジェネレータ2によるクランキングを実施せず、空回し運転中のエンジン1に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン1を自立始動させる。
In step S64, the
ステップS65において、コントローラ7は、エンジン回転速度Neがモータ回転速度Nmまで上昇し、エンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなったかを判定する。コントローラ7は、エンジン回転速度Neがまだモータ回転速度Nmまで上昇しておらず、エンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなければステップS66の処理を行う。一方で、エンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなっていればステップS67の処理を行う。
In step S65, the
ステップS66において、コントローラ7は、エンジン再始動中フラグを1に設定する。エンジン再始動中フラグは、空回し運転中のエンジン1に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン1を自立始動させるときに、エンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなるまで1に設定されるフラグである。
In step S66, the
ステップS67において、コントローラ7は、エンジン再始動中フラグを0に設定する。
In step S67, the
ステップS68において、コントローラ7は、第1クラッチ51を締結する。このように、エンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなったときに第1クラッチ51を締結することで、第1クラッチ締結時のショックを抑制する。
In step S <b> 68, the
ステップS69において、コントローラ7は、走行モードをHEV走行モードに設定する。コントローラ7は、走行モードをHEV走行モードに設定した後、開閉弁65を開き、電磁クラッチ664を締結することによって、タービン662の回転に連動してクランクシャフト13を回転させ、ランキンサイクルシステム6によってハイブリッド車両100の動力をアシストする。
In step S69, the
ステップS70において、コントローラ7は、モータトルクを最大モータトルクまで上昇させるとともに、第1クラッチ51を半クラッチ状態にしてモータジェネレータ2によってエンジン1をクランキングし、再始動させる。
In step S <b> 70, the
図11は、本実施形態によるハイブリッド車両100の制御の動作を示すタイムチャートである。なお、発明の理解を容易にするため、本実施形態による動作を細実線で示し、従来例による動作を破線で示し、共通の動作を太実線で示した。
FIG. 11 is a time chart showing the control operation of the
時刻t1でアクセルペダルが戻されると、アクセル操作量の低下に応じて目標駆動トルクがモータトルクのみで走行可能なトルクまで低下する。 When the accelerator pedal is returned at time t1, the target drive torque is reduced to a torque that allows the vehicle to travel with only the motor torque in accordance with a decrease in the accelerator operation amount.
時刻t1から時刻t2までは、駆動トルクが目標駆動トルクとなるように、エンジン1トルク及びモータトルクを低下させる。 From time t1 to time t2, the engine 1 torque and the motor torque are reduced so that the drive torque becomes the target drive torque.
時刻t2で、モータトルクが目標駆動トルクになると、第1クラッチ51を解放するとともに、燃料噴射を停止してエンジン1の自立運転を停止し、モータトルクのみで走行するEV走行を開始する。そして、膨張機トルクTranとフリクショントルクTfriとを比較して、エンジン1の空回し運転を実施するかどうかを判定する。 When the motor torque reaches the target drive torque at time t2, the first clutch 51 is released, the fuel injection is stopped, the self-sustained operation of the engine 1 is stopped, and EV traveling that travels using only the motor torque is started. Then, it is determined whether or not the idling operation of the engine 1 is to be performed by comparing the expander torque Tran and the friction torque Tfri.
ここでは、膨張機トルクTranがフリクショントルクTfriよりも大きいので、エンジン1の空回し運転を実施するために、開閉弁65を開き、電磁クラッチ664を締結する。これにより、冷媒が冷媒通路61を循環してタービン662が回転し、タービン662の回転に連動して回転軸661及び回転軸661の他端に設けられた膨張機プーリ663が回転する。その結果、ベルトを介してクランクシャフト13が回転させられてエンジン1の空回し運転が実施される。
Here, since the expander torque Tran is larger than the friction torque Tfri, the open /
時刻t3でアクセルペダルが踏み込まれると、アクセル操作量の増加に応じて目標駆動トルクが最大モータトルクまで増加する。 When the accelerator pedal is depressed at time t3, the target drive torque increases to the maximum motor torque as the accelerator operation amount increases.
ここで従来は、モータジェネレータ2によってエンジン1をクランキングし、再始動させていたので、制限トルクの範囲内でしかモータジェネレータ2を駆動することができなかった。そのため、目標駆動トルクが制限トルクよりも大きい最大モータトルクになった時刻t3の時点で、HEV走行に移行するためにエンジン1を再始動させる必要があった。 Here, conventionally, since the engine 1 is cranked and restarted by the motor generator 2, the motor generator 2 can be driven only within the range of the limit torque. Therefore, at the time t3 when the target drive torque becomes the maximum motor torque larger than the limit torque, it is necessary to restart the engine 1 in order to shift to HEV traveling.
これに対して、本実施形態では、EV走行中にエンジン1の空回し運転を実施することで、モータジェネレータ2によるクランキングを実施せずに、空回し運転中のエンジン1に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン1を自立始動させることができる。そのため、モータジェネレータ2を最大モータトルクで駆動することができ、時刻t3以降もEV走行を実施することができる。 On the other hand, in the present embodiment, by performing idling operation of the engine 1 during EV traveling, fuel injection is performed on the engine 1 during idling operation without performing cranking by the motor generator 2. The engine 1 can be started independently. Therefore, the motor generator 2 can be driven with the maximum motor torque, and EV travel can be performed after time t3.
時刻t4でアクセルペダルがさらに踏み込まれ、アクセル操作量がさらに増加して目標駆動トルクが最大モータトルクよりも大きくなると、HEV走行への移行処理が行われる。ここでは、空回し運転中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上なので、空回し運転中のエンジン1に対して燃料噴射及び点火を行い、エンジン1を自立始動させる。 When the accelerator pedal is further depressed at time t4 and the accelerator operation amount further increases and the target drive torque becomes larger than the maximum motor torque, the process of shifting to HEV travel is performed. Here, since the engine rotation speed Ne during the idling operation is equal to or higher than the self-startable speed, fuel injection and ignition are performed on the engine 1 during the idling operation, and the engine 1 is autonomously started.
そして、時刻t5でエンジン回転速度Neとモータ回転速度Nmとが等しくなると第1クラッチ51が締結される。 When the engine rotational speed Ne and the motor rotational speed Nm become equal at time t5, the first clutch 51 is engaged.
このように、本実施形態の場合は、従来と比較して、目標駆動トルクが最大トルクとなっている時刻t3から時刻t4においてEV走行を実施できるので、燃費を向上させることができる。 As described above, in the case of the present embodiment, the EV travel can be performed from the time t3 to the time t4 when the target drive torque is the maximum torque, so that the fuel efficiency can be improved.
以上説明した本実施形態によれば、ランキンサイクルシステム6によってエンジン1の廃熱を動力として回生し、その回生した動力でEV走行時にエンジン1の空回し運転を実施することにした。 According to the present embodiment described above, the waste heat of the engine 1 is regenerated as power by the Rankine cycle system 6, and the idling operation of the engine 1 is performed with the regenerated power during EV traveling.
これにより、EV走行からHEV走行に移行するときのエンジン再始動時において、空回し運転中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上であれば、空回し運転中のエンジン1に対して燃料噴射及び点火を行うことで、エンジン1を自立始動させることができる。つまり、モータジェネレータ2によるクランキングを実施せずに、エンジン1を自立始動させることができる。 Thus, when the engine is restarted when shifting from EV traveling to HEV traveling, if the engine rotation speed Ne during the idling operation is equal to or higher than the self-sustainable start speed, fuel injection to the engine 1 during the idling operation is performed. And by performing ignition, the engine 1 can be started independently. That is, the engine 1 can be started independently without performing cranking by the motor generator 2.
そのため、EV走行時に、起動トルク分の余力を残した状態でモータジェネレータ2を駆動する必要がなくなる。つまり、空回し運転中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度以上であれば、モータトルクの上限値を最大モータトルクに設定することができ、EV走行時に最大モータトルクまでモータジェネレータ2の出力を増大させることができる。したがって、走行中におけるEV走行の割合を増やすことができるので、燃費を向上させることができる。 Therefore, it is not necessary to drive the motor generator 2 while leaving a surplus power for the starting torque during EV travel. In other words, if the engine speed Ne during idling is equal to or higher than the self-startable speed, the upper limit value of the motor torque can be set to the maximum motor torque, and the output of the motor generator 2 can be increased up to the maximum motor torque during EV traveling. Can be increased. Therefore, since the ratio of EV traveling during traveling can be increased, fuel efficiency can be improved.
一方で、空回し運転中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度未満であれば、エンジン回転速度Neが低くなるほどモータトルクの上限値が小さくなるように設定する。 On the other hand, if the engine rotational speed Ne during the idling operation is less than the self-startable speed, the upper limit value of the motor torque is set to decrease as the engine rotational speed Ne decreases.
そして、EV走行からHEV走行に移行するときのエンジン再始動時において、空回し中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度未満であれば、エンジン再始動時のエンジン回転速度Neに応じたエンジン始動分トルクをモータジェネレータ2によってエンジン1に入力し、モータジェネレータ2によるクランキングの補助を行ってエンジン1を再始動する。 When the engine is restarted when shifting from EV traveling to HEV traveling, if the idling engine rotational speed Ne is less than the self-sustainable starting speed, the engine start according to the engine rotational speed Ne at the engine restart is performed. The partial torque is input to the engine 1 by the motor generator 2, and the engine 1 is restarted by assisting the cranking by the motor generator 2.
このとき、既に自立始動可能速度未満で回転しているクランクシャフト13を自立始動可能速度まで上昇させるために必要なエンジン始動分トルクは、クランクシャフト13を静止させた状態から回転させるために必要な起動トルクよりも小さい。
At this time, the engine starting torque necessary for raising the
そのため、空回し運転中のエンジン回転速度Neが自立始動可能速度未満のときに設定されるモータトルクの上限値(最大モータトルク−エンジン始動分トルク)も、従来の制限トルク(最大モータトルク−起動トルク)よりも大きくすることができる。したがって、走行中におけるEV走行の割合を増やすことができるので、より一層燃費を向上させることができる。 Therefore, the upper limit value of the motor torque (maximum motor torque-engine starting torque) set when the engine rotation speed Ne during idling is less than the self-sustainable start speed is the same as the conventional limit torque (maximum motor torque-start-up). Torque). Therefore, since the ratio of EV traveling during traveling can be increased, fuel efficiency can be further improved.
また本実施形態によれば、フリクショントルクTfriが膨張機トルクTranより大きいときは、ランキンサイクルシステム6の開閉弁65を閉じるとともに、電磁クラッチ664を解放してエンジン1の空回し運転を実施しないことした。
Further, according to the present embodiment, when the friction torque Tfri is larger than the expander torque Tran, the open /
これは、フリクショントルクTfriが膨張機トルクTranより大きければ、エンジン1の空回し運転を実施してもエンジン回転速度Neを自立始動可能速度以上に維持することが難しい。そのため、このような場合は、むしろランキンサイクルシステム6の開閉弁65を閉じて第2冷媒通路61の圧力を保持しておくことで回生動力を溜めておき、エンジン1再始動後のHEV走行時にこの回生動力で駆動力をアシストした方が効率的なためである。
This is because if the friction torque Tfri is larger than the expander torque Tran, it is difficult to maintain the engine rotational speed Ne at a speed that allows the engine to start independently even when the engine 1 is idling. Therefore, in such a case, the regenerative power is accumulated by closing the on-off
このようにすることで、HEV走行時にこの回生動力分だけエンジントルクを抑えることができるので、燃費を向上させることができる。 By doing so, the engine torque can be suppressed by the amount of the regenerative power during HEV traveling, so that fuel efficiency can be improved.
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
例えば、第1クラッチ51を遊星歯車機構に置き換えても良い。 For example, the first clutch 51 may be replaced with a planetary gear mechanism.
また、ハイブリッド車両100の第2クラッチ53は、モータジェネレータ2と自動変速機42との間に別途に設けても良いし、自動変速機52の後方に別途に設けても良い。またこれらに限らず、第2クラッチ53は、モータジェネレータ2から駆動輪57までの間に設けてあれば良い。
The
1 エンジン
2 モータジェネレータ(モータ)
6 ランキンサイクルシステム(廃熱回生装置)
11 ベルト(回生動力伝達機構)
12 クランクプーリ(回生動力伝達機構)
51 第1クラッチ(伝達量調節器)
63 熱交換器(蒸発器)
65 開閉弁(流量調整弁)
66 膨張機
100 ハイブリッド車両
663 膨張機プーリ(回生動力伝達機構)
664 電磁クラッチ(クラッチ)
S31 回生動力推定手段
S32 摩擦力推定手段
S35 クラッチ制御手段
S37 流量調整弁制御手段、クラッチ制御禁止手段
S52 モータ出力設定手段
S63 エンジン始動手段
1 Engine 2 Motor generator (motor)
6 Rankine cycle system (waste heat regeneration device)
11 Belt (regenerative power transmission mechanism)
12 Crank pulley (regenerative power transmission mechanism)
51 1st clutch (transmission amount adjuster)
63 Heat exchanger (evaporator)
65 On-off valve (flow adjustment valve)
66
664 Electromagnetic clutch (clutch)
S31 Regenerative power estimating means S32 Friction force estimating means S35 Clutch control means S37 Flow rate adjusting valve control means, clutch control prohibiting means S52 Motor output setting means S63 Engine starting means
Claims (9)
前記エンジンの廃熱を回生動力として回生する廃熱回生装置と、
前記モータのみを動力源として走行するEV走行時に、前記廃熱回生装置によって回生した回生動力を前記エンジンの出力軸に伝達する回生動力伝達機構と、
を備え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 including an engine and a motor as a power source,
A waste heat regeneration device that regenerates waste heat of the engine as regenerative power;
A regenerative power transmission mechanism that transmits regenerative power regenerated by the waste heat regenerative device to the output shaft of the engine during EV travel that travels using only the motor as a power source;
A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising:
前記EV走行時に、前記クラッチを接続するクラッチ制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置。 A clutch provided in the power transmission path of the regenerative power;
Clutch control means for connecting the clutch during the EV running;
The control apparatus of the hybrid vehicle of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記エンジンの摺動部で発生する摩擦力を推定する摩擦力推定手段と、
前記摩擦力が前記回生動力よりも大きいときは、前記クラッチ制御を禁止して、前記EV走行時に前記クラッチを解放したままとするクラッチ制御禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 Regenerative power estimation means for estimating regenerative power regenerated by the waste heat regenerator,
Frictional force estimating means for estimating the frictional force generated at the sliding portion of the engine;
Clutch control prohibiting means for prohibiting the clutch control when the frictional force is greater than the regenerative power and keeping the clutch released during the EV travel;
The hybrid vehicle control device according to claim 2, further comprising:
前記エンジンの廃熱と冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と
前記熱交換器で熱交換した冷媒によって駆動されて、回生動力を発生する膨張機と、
前記膨張機に流入する冷媒の流量を調整する流量調整弁と、
を含み、
前記膨張機に流入する冷媒の圧力と、前記膨張機の回転速度と、に基づいて前記膨張機の回生動力を推定する回生動力推定手段と、
エンジン水温に応じて、前記エンジンの摺動部で発生する摩擦力を推定する摩擦力推定手段と、
前記摩擦力が前記膨張機の回生動力よりも大きいときは、前記EV走行時に前記流量調整弁を閉じる流量調整弁制御手段と、
前記摩擦力が前記膨張機の回生動力よりも大きいときは、前記クラッチ制御を禁止して、前記EV走行時に前記クラッチを解放したままとするクラッチ制御禁止手段と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The waste heat recovery device is
A heat exchanger that exchanges heat between the waste heat of the engine and a refrigerant; an expander that is driven by the refrigerant that exchanges heat in the heat exchanger and generates regenerative power;
A flow rate adjusting valve for adjusting the flow rate of the refrigerant flowing into the expander;
Including
Regenerative power estimating means for estimating the regenerative power of the expander based on the pressure of the refrigerant flowing into the expander and the rotational speed of the expander;
Friction force estimating means for estimating the friction force generated at the sliding portion of the engine according to the engine water temperature;
When the frictional force is larger than the regenerative power of the expander, a flow rate adjustment valve control means for closing the flow rate adjustment valve during the EV travel;
Clutch control prohibiting means for prohibiting the clutch control when the frictional force is larger than the regenerative power of the expander and keeping the clutch released during the EV travel;
The hybrid vehicle control device according to claim 2, further comprising:
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1つに記載のハイブリッド車両の制御装置。 Motor output setting means for setting an output upper limit value of the motor based on the rotational speed of the output shaft of the engine during the EV running;
The hybrid vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the control device is a hybrid vehicle control device.
前記EV走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度以上のときは、前記モータの出力上限値を前記モータの最大出力値に設定する、
ことを特徴とする請求項5に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The motor output setting means includes
When the rotational speed of the output shaft of the engine during the EV traveling is equal to or higher than a predetermined rotational speed at which the engine can be started independently, the output upper limit value of the motor is set to the maximum output value of the motor. ,
The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 5.
前記EV走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度未満のときは、前記エンジンの出力軸の回転速度が低くなるほど前記モータの出力上限値が小さくなるように設定する、
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The motor output setting means includes
When the rotational speed of the output shaft of the engine during the EV traveling is less than a predetermined rotational speed at which the engine can be started independently, the lower the rotational speed of the output shaft of the engine, the lower the output upper limit of the motor Set the value to be smaller,
The hybrid vehicle control device according to claim 5 or 6, wherein the control device is a hybrid vehicle control device.
前記EV走行から、前記エンジンを動力源として含みながら走行するHEV走行へと移行するときに、前記伝達量調節器による動力の伝達量をゼロに制御した状態で前記エンジンを再始動させるエンジン始動手段と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1つに記載のハイブリッド車両の制御装置。 A transmission amount adjuster that is provided in a power transmission path between the engine and the motor and adjusts the transmission amount of power;
Engine starting means for restarting the engine in a state in which the transmission amount of power by the transmission amount adjuster is controlled to zero when shifting from the EV traveling to HEV traveling that includes the engine as a power source. When,
The hybrid vehicle control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記EV走行時の前記エンジンの出力軸の回転速度が、前記エンジンを自立始動させることが可能な所定の回転速度以上のときに、前記伝達量調節器による動力の伝達量をゼロに制御した状態で前記エンジンを再始動させる、
ことを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The engine starting means is
When the rotational speed of the output shaft of the engine during EV traveling is equal to or higher than a predetermined rotational speed at which the engine can be started independently, the transmission amount of power by the transmission amount adjuster is controlled to zero To restart the engine,
The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 8.
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