JP2012244681A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、前記二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに前記設定された入力制限の範囲内で該電動機を回生制御する回生制御手段とを備える電動車両に関する。 The present invention relates to an electric motor for traveling, a secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor, input limit setting means for setting an input limit of the secondary battery, and output of braking force by regenerative control to the electric motor. The present invention relates to an electric vehicle including regenerative control means for performing regenerative control of the electric motor within a range of the set input restriction when the control is requested.
従来、この種の電動車両としては、走行用のエンジンと、走行用のモータジェネレータと、モータジェネレータと電力をやり取りするバッテリとを備え、エンジンの動力の一部をモータジェネレータで発電してバッテリを充電したり、車両減速時にモータジェネレータを回生制御することによりバッテリを充電したりするものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、バッテリの温度に基づいて許容充電電圧を設定し、設定した許容充電電圧の範囲内でバッテリを充電している。そして、減速回生時にバッテリを充電する際には、それ以外の充電に比して、許容充電電圧を高く設定しており、これにより、減速回生時にバッテリの大電力充電を可能として回生エネルギーを効率良く回収し、車両の燃費を向上させることができるとしている。なお、減速回生時の大電力充電の継続時間は、所定時間までに制限されており、減速回生の時間が所定時間を経過すると、許容充電電圧を低い電圧に戻している。 Conventionally, this type of electric vehicle includes a traveling engine, a traveling motor generator, and a battery that exchanges electric power with the motor generator, and generates a battery by generating a part of the engine power with the motor generator. There have been proposed ones that charge or recharge a battery by regenerative control of the motor generator during vehicle deceleration (see, for example, Patent Document 1). In this vehicle, an allowable charging voltage is set based on the temperature of the battery, and the battery is charged within the set allowable charging voltage. When charging the battery during regenerative deceleration, the allowable charging voltage is set higher than for other types of charging. It is said that it can be recovered well and the fuel efficiency of the vehicle can be improved. Note that the duration of high power charging during deceleration regeneration is limited to a predetermined time, and the allowable charging voltage is returned to a low voltage when the deceleration regeneration time passes the predetermined time.
しかしながら、上述した車両では、減速回生の開始時の走行状態に拘わらず所定時間の間で許容充電電圧を一律に設定しているため、場合によっては二次電池を充電できる余裕があるにも拘わらず、走行エネルギーが回収されない場合が生じ、なお改善の余地がある。 However, in the above-described vehicle, the allowable charging voltage is uniformly set for a predetermined time regardless of the traveling state at the start of the deceleration regeneration, so that the secondary battery may be charged in some cases. Therefore, there are cases where traveling energy is not recovered, and there is still room for improvement.
本発明の電動車両は、走行エネルギーの回収をより効率良く行なうことを主目的とする。 The main object of the electric vehicle of the present invention is to more efficiently collect travel energy.
本発明の電動車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The electric vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の電動車両は、
走行用の電動機と、該電動機と電力のやり取りが可能な二次電池と、前記二次電池の入力制限を設定する入力制限設定手段と、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに前記設定された入力制限の範囲内で該電動機を回生制御する回生制御手段とを備える電動車両であって、
前記二次電池の蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段を備え、
前記入力制限設定手段は、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、前記回生制御の開始時の車速と前記二次電池の温度とに基づいて第1の制限値を設定し、前記回生制御の開始時の車速と前記演算された蓄電割合とに基づいて第2の制限値を設定し、前記設定した第1の制限値と前記設定した第2の制限値とのうち制限量が多い方を前記入力制限に設定する手段である
ことを要旨とする。
The electric vehicle of the present invention is
An electric motor for traveling, a secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor, input restriction setting means for setting an input restriction of the secondary battery, and output of braking force by regenerative control to the electric motor An electric vehicle comprising regenerative control means for regeneratively controlling the electric motor within the set input limit sometimes.
A storage ratio calculating means for calculating a storage ratio of the secondary battery;
The input limit setting means sets a first limit value based on a vehicle speed at the start of the regenerative control and a temperature of the secondary battery when the motor is requested to output a braking force by the regenerative control. Then, a second limit value is set based on the vehicle speed at the start of the regenerative control and the calculated power storage ratio, and among the set first limit value and the set second limit value, The gist of the present invention is that it is a means for setting the one with the larger amount of restriction as the input restriction.
この本発明の電動車両では、二次電池の蓄電割合を演算し、電動機に回生制動による制動力の出力が要求されたときに、回生制御の開始時の車速と二次電池の温度とに基づいて第1の制限値を設定し、回生制御の開始時の車速と演算された蓄電割合とに基づいて第2の制限値を設定し、設定した第1の制限値と設定した第2の制限値とのうち制限量が多い方を入力制限に設定する。このように、第1の制限値の設定と第2の制限値の設定とに対して回生開始時の車速が考慮されるため、回生開始から回生終了に至るまでの走行エネルギーの回収をより効率良く行なうことができる。この結果、車両全体の効率をより向上させることができる。もとより、二次電池の温度に基づく第1の制限値と蓄電割合に基づく第2の制限値のうち制限量が多い方を入力制限に設定するから、電動機を回生制御する際に二次電池の温度や蓄電割合がその上限を超えないようにすることができる。 In the electric vehicle according to the present invention, the storage ratio of the secondary battery is calculated, and when the electric motor is requested to output a braking force by regenerative braking, based on the vehicle speed at the start of the regenerative control and the temperature of the secondary battery. The first limit value is set, the second limit value is set based on the vehicle speed at the start of the regeneration control and the calculated power storage ratio, and the set first limit value and the set second limit are set. Of the values, the one with the larger limit is set as the input limit. Thus, since the vehicle speed at the time of the start of regeneration is considered with respect to the setting of the first limit value and the setting of the second limit value, it is more efficient to collect travel energy from the start of regeneration to the end of regeneration. Can be done well. As a result, the efficiency of the entire vehicle can be further improved. Of course, since the one with the larger limit amount is set as the input limit between the first limit value based on the temperature of the secondary battery and the second limit value based on the storage ratio, the rechargeable battery is controlled when the motor is regeneratively controlled. It is possible to prevent the temperature and power storage ratio from exceeding the upper limit.
こうした本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の温度が上限温度を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第1の制限値に設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第1の制限値を設定する手段であるものとすることもできる。 In such an electric vehicle according to the present invention, the input restriction setting means is configured such that the secondary battery has a temperature within a range in which the temperature of the secondary battery does not exceed the upper limit temperature from the traveling at the vehicle speed at the start of the regeneration control to the stop. The maximum power that can continue to be charged can be set to the first limit value. In the electric vehicle according to the aspect of the present invention, the input limit setting means is a means for setting the first limit value so that the limit amount tends to decrease as the vehicle speed at the start of the regeneration control decreases. You can also.
また、本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速による走行から停車に至るまでに前記二次電池の蓄電割合が上限蓄電割合を超えない範囲内で該二次電池を充電し続けることができる最大電力を前記第2の制限値に設定する手段であるものとすることもできる。この態様の本発明の電動車両において、前記入力制限設定手段は、前記回生制御の開始時の車速が低いほど制限量が少なくなる傾向に前記第2の制限値を設定する手段であるものとすることもできる。 Further, in the electric vehicle according to the present invention, the input restriction setting means is configured so that the storage ratio of the secondary battery does not exceed the upper limit storage ratio from the travel at the vehicle speed at the start of the regeneration control to the stop. It may be a means for setting the maximum power that can continue to charge the secondary battery to the second limit value. In the electric vehicle according to the aspect of the present invention, the input limit setting means is a means for setting the second limit value so that the limit amount tends to decrease as the vehicle speed at the start of the regeneration control decreases. You can also.
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、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として構成されたエンジン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を介して複数のピニオンギヤ33を連結したキャリア34が接続されると共に駆動輪39a,39bにギヤ機構60とデファレンシャルギヤ62とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aにリングギヤ32が接続されて遊星歯車機構として構成された3軸式の動力分配統合機構30と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて動力分配統合機構30のサンギヤ31にロータが接続されたモータMG1と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに変速機60を介してロータが接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するための駆動回路として構成されたインバータ41,42と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやり取りするバッテリ50と、駆動輪39a,39bや図示しない従動輪のブレーキを制御するためのブレーキアクチュエータ92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、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24によりその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がなされている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力されており、エンジンECU24からは、図示しないスロットルバルブや燃料噴射弁,点火プラグ,可変バルブタイミング機構などへの駆動制御信号が出力されている。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。また、エンジンECU24は、図示しないクランクポジションセンサからのクランクポジションに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン回転数Neも演算している。
The
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 motors MG1 and MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as a motor ECU) 40. The motor ECU 40 detects signals necessary for driving and controlling the motors MG1 and MG2, such as signals from rotational
バッテリ50は、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の正極側の出力端子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、バッテリ50を管理するために、電流センサ51b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から放電可能な蓄電量の全容量に対する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を演算したりする。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。図2に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutの基本値との関係の一例を示し、図3に蓄電割合SOCと補正係数との関係の一例を示す。この入出力制限Win,Woutは、図示するように、バッテリ50の劣化をより確実に抑止するために電池温度Tbの上下限付近や蓄電割合SOCの上下限付近で比較的制限量が多くなる、即ち値0に近づくように設定される。
The
ブレーキアクチュエータ92は、ブレーキペダル85の踏み込みに応じて生じるブレーキマスターシリンダ90の圧力(ブレーキ圧)と車速Vとにより車両に作用させる制動力におけるブレーキの分担分に応じた制動トルクが駆動輪39a,39bや図示しない従動輪に作用するようブレーキホイールシリンダ96a〜96dの油圧を調整する。以下、ブレーキアクチュエータ92の作動により駆動輪39a,39bや図示しない従動輪に制動力を作用させる場合を油圧ブレーキと称する。ブレーキアクチュエータ92は、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、ブレーキECUという)94により制御されている。ブレーキECU94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ブレーキアクチュエータ92を駆動制御したり、必要に応じてブレーキアクチュエータ92の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。
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やシフトレバー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。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,ブレーキECU94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,ブレーキECU94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るから、以下、両者を合わせてエンジン運転モードとして考えることができる。
The
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、走行中に制動力の出力が要求されたときの動作について説明する。図4は、実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される制動時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、車速Vが所定車速(例えば、時速10kmなど)以上でアクセルオフやブレーキオンされているときに所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
制動時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、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や車速センサ88からの車速V,モータMG2の回転数Nm2,バッテリ50の蓄電割合SOC,電池温度Tb,入力制限Winなどの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MG2の回転数Nm2は、回転位置検出センサ44により検出されたモータ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。バッテリ50の蓄電割合SOCは、電流センサ51bにより検出されたバッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいて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。さらに、バッテリ50の入力制限Winは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて設定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 braking drive control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したブレーキペダルポジションBP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39a,39bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求制動トルクTr*と要求制動パワーP*とを設定する(ステップS110)。要求制動トルクTr*は、ブレーキペダルポジションBPと車速Vとに基づいて車両に作用すべき制動力における回生ブレーキの分担分のトルクと油圧ブレーキの分担分のトルクとを設定し、設定した回生ブレーキ分担分のトルクを要求制動トルクTr*として設定するものとした。また、要求制動パワーP*は、設定した要求制動トルク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ものとした。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(Nr=k・V)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(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。
When the data is input in this way, the required braking torque Tr to be output to the
続いて、回生開始フラグFが値1か否かを判定する(ステップS120)。ここで、回生開始フラグFは、モータMG2による回生制御の開始を示すフラグであり、初期値としては値0が設定されている。アクセルオフやブレーキオンされて本ルーチンが初回に実行されたときには値0が設定されているため、回生開始フラグFに値1を設定し(ステップS130)、入力した電池温度Tbが所定値T1以上で所定値T2以下であるか否かを判定する(ステップS140)。ここで、所定値T1,T2は、電池温度Tbがバッテリ50の使用温度範囲の下限値と上限値を示し、所定値T1としては例えば−30℃や−20℃などのように定めることができ、所定値T2としては40℃や45℃などのように定めることができる。電池温度Tbが所定値T1以上で所定値T2以下のときには、電池温度Tbと車速Vとに基づいてバッテリ50の入力制限の仮の値である仮入力制限Wintmp1を設定する(ステップS150)。ここで、仮入力制限Wintmp1は、車速Vで走行中の車両が停車するまでに電池温度Tbが上限値TH(例えば所定値T2よりも若干高い温度)を超えない範囲内でバッテリ50を充電し続けることができる最大電力として設定されるものであり、実施例では、電池温度Tbと車速Vと仮入力制限Wintmp1との関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、電池温度Tbと車速Vとが与えられると、マップから対応する仮入力制限Wintmp1を導出して設定するものとした。このマップの一例を図5に示す。仮入力制限Wintmp1は、図示するように、電池温度Tbが高いほど大きく(絶対値が小さく)なり且つ車速Vが高いほど大きく(絶対値が小さく)なる傾向に設定される。
Subsequently, it is determined whether or not the regeneration start flag F is 1 (step S120). Here, the regeneration start flag F is a flag indicating the start of regeneration control by the motor MG2, and a
そして、入力した蓄電割合SOCが所定値S1以上で所定値S2以下であるか否かを判定する(ステップS160)。ここで、所定値S1,S2は、バッテリ50の蓄電割合SOCの管理範囲の下限値と上限値を示し、所定値S1としては例えば30%や40%などのように定めることができ、所定値S2としては例えば75%や80%などのように定めることができる。蓄電割合SOCが所定値S1以上で所定値S2以下のときには、蓄電割合SOCと車速Vとに基づいてバッテリ50の入力制限の仮の値である仮入力制限Wintmp2を設定する(ステップS170)。ここで、仮入力制限Wintmp2は、車速Vで走行中の車両が停車するまでにバッテリ50の蓄電割合SOCが上限値SH(例えば所定値S2よりも若干高い蓄電割合)を超えない範囲内でバッテリ50を充電し続けることができる最大電力として設定されるものであり、実施例では、蓄電割合SOCと車速Vと仮入力制限Wintmp2との関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、蓄電割合SOCと車速Vとが与えられると、マップから対応する仮入力制限Wintmp2を導出して設定するものとした。このマップの一例を図6に示す。仮入力制限Wintmp2は、図示するように、蓄電割合SOCが高いほど大きく(絶対値が小さく)なり且つ車速Vが高いほど大きく(絶対値が小さく)なる傾向に設定される。
Then, it is determined whether or not the input power storage ratio SOC is not less than a predetermined value S1 and not more than a predetermined value S2 (step S160). Here, the predetermined values S1 and S2 indicate a lower limit value and an upper limit value of the management range of the storage ratio SOC of the
こうして仮入力制限Wintmp1と仮入力制限Wintmp2とを設定すると、設定した仮入力制限Wintmp1,Wintmp2のうち大きい方を実行用入力制限Win*に設定する(ステップS180)。即ち、仮入力制限Wintmp1,Wintmp2のうち制限量の多い方を実行用入力制限Win*に設定する。これにより、実行用入力制限Win*は、車速Vで走行中の車両が停車するまでに電池温度Tbが上限値THを超えず蓄電割合SOCも上限値SHを超えない範囲内でバッテリ50を充電し続けることができる最大電力となる。このとき、実行用入力制限Win*は、車速Vが低いほど小さく(絶対値が大きく)なるため、特に車速Vが低い走行領域で上述した入力制限Winに比して制限量が少ない値が設定されることになる。
When the temporary input limit Wintmp1 and the temporary input limit Wintmp2 are set in this way, the larger one of the set temporary input limits Wintmp1 and Wintmp2 is set as the execution input limit Win * (step S180). That is, of the temporary input limits Wintmp1 and Wintmp2, the larger limit amount is set as the execution input limit Win *. Thus, the execution input limit Win * charges the
実行用入力制限Winが設定されると、要求制動トルクTr*を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによりモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮モータトルクTm2tmpを計算し(ステップS190)、バッテリ50の実行用入力制限Win*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下限としてのトルク制限Tminを計算すると共に(ステップS200)、設定した仮モータトルクTm2tmpとトルク制限Tminとのうち大きい方をモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し(ステップS210)、設定したトルク指令Tm2*をモータECU40に送信して(ステップS220)、本ルーチンを終了する。トルク指令Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。これにより、バッテリ50の実行用入力制限Win*の範囲内でモータMG2から要求制動トルクTr*をリングギヤ軸32aに出力して減速走行することができる。
When the execution input limit Win is set, a temporary motor torque Tm2tmp, which is a temporary value of the torque to be output from the motor MG2, is calculated by dividing the required braking torque Tr * by the gear ratio Gr of the reduction gear 35 (step S190), calculating the torque limit Tmin as a lower limit of the torque that may be output from the motor MG2 by dividing the execution input limit Win * of the
次回以降に本ルーチンが実行されると、ステップS120では回生開始フラグFが値1と判定されるため、ステップS190に進んで、初回に設定したバッテリ50の実行用入力制限Win*を用いてこの実行用入力制限Win*の範囲内で要求制動トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定したトルク指令Tm2*をモータECU40に送信する処理を実行する(ステップS190〜S220)。このように、車両に制動力の出力が要求されたときに、モータMG2による回生開始時の電池温度Tbおよび車速Vに基づいて設定される仮入力制限Wintmp1と回生開始時の蓄電割合SOCおよび車速Vに基づいて設定される仮入力制限Wintmp2とのうち大きい方を実行用入力制限Win*に設定し、実行用入力制限Win*の範囲内でモータMG2から要求制動トルクTr*を出力することにより、電池温度Tbが上限値THを超えず蓄電割合SOCも上限値SHを超えない範囲内で車両が持つ運動エネルギーのできる限り多くを電気エネルギーに変換してバッテリ50を充電することができるのである。
When this routine is executed after the next time, since the regeneration start flag F is determined to be 1 in step S120, the process proceeds to step S190, and this is performed using the execution input limit Win * of the
ステップS140で電池温度Tbが所定値T1以上で所定値T2以下でないと判定されたり、ステップS160で蓄電割合SOCが所定値S1以上で所定値S2以下でないと判定されると、蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいて設定された入力制限Winを実行用入力制限Win*として設定し(ステップS230)、設定した実行用入力制限Win*の範囲内で要求制動トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定したトルク指令Tm2*をモータECU40に送信する処理を実行する(ステップS190〜S220)。この場合、実行用入力制限Win*として制限量が比較的多い入力制限Winを用いてモータMG2が回生制御される。
If it is determined in step S140 that the battery temperature Tb is not less than the predetermined value T1 and not more than the predetermined value T2, or if it is determined in step S160 that the storage ratio SOC is not less than the predetermined value S1 and not less than the predetermined value S2, the storage ratio SOC and the battery The input limit Win set based on the temperature Tb is set as the execution input limit Win * (step S230), and the required braking torque Tr * is output to the
なお、図4の制動時制御ルーチンには示していないが、ステップS210で仮モータトルクTm2tmpがトルク制限Tminによって制限されてトルク指令Tm2*が設定された場合には、本来モータMG2から出力すべき仮モータトルクTm2tmpに対して不足する制動トルクが油圧ブレーキから出力されるようブレーキアクチュエータ92が制御される。実施例では、基本的には、モータMG2による回生開始時から回生終了までに亘って実行用入力制限Win*は一定であるから、モータMG2のトルク制限Tminも一定となる。したがって、トルク指令Tm2*がトルク制限Tminによって制限された場合に、油圧ブレーキから出力されるトルクは変動しないため、ドライバビリティを損なうことがない。
Although not shown in the braking time control routine of FIG. 4, when the temporary motor torque Tm2tmp is limited by the torque limit Tmin and the torque command Tm2 * is set in step S210, it should be output from the motor MG2 originally. 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、走行中にモータMG2の回生を伴って減速走行する際には、モータMG2による回生開始時の電池温度Tbと車速Vとに基づいてバッテリ50の入力制限の仮の値である仮入力制限Wintmp1を設定し、モータMG2による回生開始時の蓄電割合SOCと車速Vとに基づいて仮入力制限Wintmp2を設定し、二つの仮入力制限Wintmp1,Wintmp2のうち制限量が多い方を実行用入力制限Win*に設定し、実行用入力制限Win*の範囲内でモータMG2から要求制動トルクTr*が出力されるようモータMG2を制御するから、電池温度Tbが上限値THを超えず蓄電割合SOCも上限値SHを超えない範囲内で車両が持つ運動エネルギーのできる限り多くを電気エネルギーに変換してバッテリ50を充電することができる。この結果、車両のエネルギ効率(燃費)をより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、モータMG2の動力を駆動軸36に出力するものとしたが、図7の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力を駆動軸が接続された車軸(駆動輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図7における車輪39c,39dに接続された車軸)に接続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の動力をプラネタリギヤ30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸に出力するものとしたが、図8の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ232と駆動輪39a,39bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備え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からの動力をプラネタリギヤ30を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸に出力すると共にモータMG2からの動力を駆動軸に出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、駆動輪39a,39bに接続された駆動軸に変速機330を介してモータMGを取り付け、モータMGの回転軸にクラッチ329を介してエンジン22を接続する構成とし、エンジン22からの動力をモータMGの回転軸と変速機330とを介して駆動軸に出力すると共にモータMGからの動力を変速機330を介して駆動軸に出力するものとしてもよい。あるいは、図10の変形例のハイブリッド自動車420に例示するように、エンジン22からの動力を変速機430を介して駆動輪39a,39bに接続された駆動軸36に出力すると共にモータMGからの動力を駆動輪39a,39bが接続された車軸とは異なる車軸(図10における車輪39a,39bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。即ち、エンジンと走行用の動力を出力する電動機とを備えるものであれば如何なるタイプのハイブリッド自動車としてもよいのである。
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、走行用の動力源としてモータのみを備える電気自動車してもよいし、自動車以外の車両の形態としてもよい。
In the embodiment, the present invention has been described as the 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、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「二次電池」に相当し、バッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算するバッテリECU52が「蓄電割合演算手段」に相当し、モータMG2の回生開始時の電池温度Tbと車速Vとに基づいて仮入力制限Wintmp1を設定すると共にモータMG2の回生開始時の蓄電割合SOCと車速Vとに基づいて仮入力制限Wintmp2を設定し、設定した二つの仮入力制限Wintmp1,Wintmp2のうち大きい方をバッテリ50の実行用入力制限Win*に設定する図4のアクセルオフ時制御ルーチンのステップS120〜S180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「入力制限設定手段」に相当し、アクセルオフ時に車速Vに基づいて要求制動トルクTr*を設定し、バッテリ50の実行用入力制限Win*の範囲内で設定した要求制動トルク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MG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する図4のアクセルオフ時制御ルーチンのステップS100,S110,S190〜S220の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と受信したトルク指令Tm2*に基づいてインバータ42をスイッチング制御するモータECU40とが「回生制御手段」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 motor MG2 corresponds to the “electric motor”, the
ここで、「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、走行用の動力を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。また、「蓄電割合演算手段」としては、バッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算するものに限られず、バッテリ50の端子間電圧に基づいて蓄電割合SOCを演算したり、充放電電流Ibの積算値と端子間電圧との組み合わせに基づいて蓄電割合SOCを演算するなど、蓄電割合を演算することができるものであれば、如何なる手法により演算するものとしても構わない。また、「入力制限設定手段」としては、モータMG2の回生開始時の電池温度Tbと車速Vとに基づいて仮入力制限Wintmp1を設定すると共にモータMG2の回生開始時の蓄電割合SOCと車速Vとに基づいて仮入力制限Wintmp2を設定し、設定した二つの仮入力制限Wintmp1,Wintmp2のうち大きい方をバッテリ50の実行用入力制限Win*に設定するものに限定されるものではなく、電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、回生制御の開始時の車速と二次電池の温度とに基づいて第1の制限値を設定し、回生制御の開始時の車速と演算された蓄電割合とに基づいて第2の制限値を設定し、設定した第1の制限値と第2の制限値とのうち制限量が多い方を入力制限に設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「回生制御手段」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、「回生制御手段」としては、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求される要求制動トルクTr*に基づいてモータMG2から出力すべき仮モータトルクTm2tmpを設定し、実行用入力制限Win*をモータMG2の回転数Nm2で割ってトルク制限Tminを設定し、仮モータトルクTm2tmpをトルク制限Tminで制限したトルクをモータMG2のトルク指令Tm2*に設定し、設定したトルク指令Tm2*をモータECU40に送信するものに限定されるものではなく、電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに入力制限の範囲内で電動機を回生制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “motor” is not limited to the motor MG2 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor that can output power for traveling, such as an induction motor. I do not care. Further, the “power storage ratio calculation means” is not limited to the one that calculates the power storage ratio SOC based on the integrated value of the charge / discharge current Ib of the
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、電動車両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 electric vehicles.
20,120,220,320 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、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 車輪、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)、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 ブレーキマスターシリンダ、92 ブレーキアクチュエータ、94 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、96a〜96d ブレーキホイールシリンダ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、329 クラッチ、330,430 変速機、MG,MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220, 320 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 37 gear mechanism, 38 differential gear, 39a, 39b drive wheel, 39c, 39d wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a voltage sensor, 51b current sensor, 51c temperature sensor, 52 electronic control unit for battery (battery ECU), 70 electronic control unit for hybrid, 72 CPU, 74 ROM, 76 R M, 80 Ignition switch, 81 Shift lever, 82 Shift position sensor, 83 Accel pedal, 84 Accel pedal position sensor, 85 Brake pedal, 86 Brake pedal position sensor, 88 Vehicle speed sensor, 90 Brake master cylinder, 92 Brake actuator, 94 Brake Electronic control unit (brake ECU), 96a-96d brake wheel cylinder, 230 pair rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor, 329 clutch, 330, 430 transmission, MG, MG1, MG2 motor.
Claims (5)
前記二次電池の蓄電割合を演算する蓄電割合演算手段を備え、
前記入力制限設定手段は、前記電動機に回生制御による制動力の出力が要求されたときに、前記回生制御の開始時の車速と前記二次電池の温度とに基づいて第1の制限値を設定し、前記回生制御の開始時の車速と前記演算された蓄電割合とに基づいて第2の制限値を設定し、前記設定した第1の制限値と前記設定した第2の制限値とのうち制限量が多い方を前記入力制限に設定する手段である
電動車両。 An electric motor for traveling, a secondary battery capable of exchanging electric power with the electric motor, input restriction setting means for setting an input restriction of the secondary battery, and output of braking force by regenerative control to the electric motor An electric vehicle comprising regenerative control means for regeneratively controlling the electric motor within the set input limit sometimes.
A storage ratio calculating means for calculating a storage ratio of the secondary battery;
The input limit setting means sets a first limit value based on a vehicle speed at the start of the regenerative control and a temperature of the secondary battery when the motor is requested to output a braking force by the regenerative control. Then, a second limit value is set based on the vehicle speed at the start of the regenerative control and the calculated power storage ratio, and among the set first limit value and the set second limit value, An electric vehicle, which is a means for setting a larger amount of restriction as the input restriction.
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