JP2013052803A - Hybrid vehicle control device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動力源として内燃機関および発電可能な電動機を有するハイブリッド車両の制御装置および制御方法に関する。 The present invention relates to a control apparatus and a control method for a hybrid vehicle having an internal combustion engine and a motor capable of generating electricity as a power source.
従来、この種のハイブリッド車両の制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。このハイブリッド車両の走行モードには、動力源として、内燃機関のみを用いるENG走行モードと、バッテリに蓄えられた電力によって駆動される電動機のみを用いるEV走行モードと、内燃機関および電動機の両方を用いるHEV走行モードが含まれる。
Conventionally, as a control device of this type of hybrid vehicle, for example, one disclosed in
また、ハイブリッド車両は、1速段、3速段および5速段の変速段を有する第1変速機構と、2速段、4速段および6速段の変速段を有する第2変速機構を備えている。内燃機関の動力(以下「エンジン動力」という)は、第1または第2変速機構により1速段〜6速段のうちの1つの変速段で変速され、駆動輪に伝達されるとともに、電動機の動力(以下「モータ動力」という)は、第2変速機構により2速段、4速段および6速段のうちの1つで変速され、駆動輪に伝達される。 The hybrid vehicle also includes a first transmission mechanism having first, third, and fifth speeds, and a second transmission mechanism having second, fourth, and sixth speeds. ing. The power of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine power”) is changed at one of the first to sixth speeds by the first or second speed change mechanism, and is transmitted to the drive wheels. The power (hereinafter referred to as “motor power”) is shifted by one of the second speed, the fourth speed and the sixth speed by the second speed change mechanism and transmitted to the drive wheels.
この制御装置では、ハイブリッド車両の車速が所定値以下のときには、電動機およびバッテリによる回生を併用するENGモードが選択され、エンジン動力の変速段として2速段または1速段が選択されるとともに、モータ動力の変速段として、電動機の発電効率が最も高い2速段が選択される。選択されたエンジン動力の変速段が2速段の場合には、エンジン動力は、第2変速機構を介して、電動機に伝達される。一方、エンジン動力の変速段が1速段の場合には、エンジン動力は、第1変速機構および第2変速機構を介して、電動機に伝達される。 In this control device, when the vehicle speed of the hybrid vehicle is equal to or lower than a predetermined value, the ENG mode in which the regeneration by the electric motor and the battery is used together is selected, the second speed stage or the first speed stage is selected as the gear stage of the engine power, and the motor The second speed stage having the highest power generation efficiency of the electric motor is selected as the power shift stage. When the selected speed of the engine power is the second speed, the engine power is transmitted to the electric motor via the second speed change mechanism. On the other hand, when the speed of the engine power is the first speed, the engine power is transmitted to the electric motor via the first speed change mechanism and the second speed change mechanism.
上述したように、エンジン動力の変速段が1速段と2速段の場合では、内燃機関から電動機までの動力伝達経路が異なり、2速段の場合の方が、動力伝達経路が長く、動力伝達経路を構成する要素の数が多い。このため、通常は、2速段の方が、内燃機関から電動機への動力の伝達効率が低くなる。このように、エンジン動力の変速段とモータ動力の変速段の組み合わせ(変速パターン)に応じて、内燃機関から電動機までの動力の伝達効率は異なり、それに伴い、ハイブリッド車両全体としての燃料消費率も変化する。これに対し、従来の制御装置では、車速が所定値以下のときに、モータ動力の変速段として2速段が無条件に選択される。したがって、ハイブリッド車両全体としての燃料消費率が必ずしも最小にはならず、最良の燃費が得られないおそれがある。 As described above, the power transmission path from the internal combustion engine to the electric motor is different when the engine power shift stage is the first speed stage and the second speed stage, and the power transmission path is longer in the case of the second speed stage. There are many elements which comprise a transmission path. For this reason, normally, the transmission efficiency of power from the internal combustion engine to the electric motor is lower in the second speed stage. As described above, the transmission efficiency of power from the internal combustion engine to the electric motor differs depending on the combination (shift pattern) of the engine power shift stage and the motor power shift stage, and accordingly, the fuel consumption rate of the entire hybrid vehicle is also increased. Change. On the other hand, in the conventional control device, when the vehicle speed is equal to or lower than a predetermined value, the second speed stage is unconditionally selected as the gear stage of the motor power. Therefore, the fuel consumption rate of the hybrid vehicle as a whole is not necessarily minimized, and there is a possibility that the best fuel efficiency cannot be obtained.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の動力の変速段と電動機の動力の変速段との組み合わせである変速パターンを適切に選択することによって、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and by appropriately selecting a shift pattern that is a combination of a power shift stage of an internal combustion engine and a power shift stage of an electric motor, a hybrid is achieved. An object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can improve the fuel consumption of the vehicle.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関3と、発電可能な電動機4と、電動機4との間で電力の授受が可能な蓄電器(バッテリ52)と、内燃機関3の機関出力軸(実施形態における(以下、本項において同じ)クランク軸3a)および電動機4からの動力を第1入力軸13で受け取り、複数の変速段のいずれか1つで変速した状態で駆動輪DWに伝達可能な第1変速機構11と、機関出力軸からの動力を第2入力軸32で受け取り、複数の変速段のいずれか1つで変速した状態で駆動輪DWに伝達可能な第2変速機構31と、機関出力軸と第1変速機構11との間を係合可能な第1クラッチC1と、機関出力軸と第2変速機構31との間を係合可能な第2クラッチC2とを有するハイブリッド車両の制御装置1において、ハイブリッド車両Vの速度(車速VP)および駆動輪DWに要求される要求駆動力(要求トルクTRQ)に対して、ハイブリッド車両Vの総合燃料消費(総合燃料消費率TSFC)を、内燃機関3の動力の変速段と電動機4の動力の変速段との組み合わせである変速パターンごとに規定した総合燃料消費マップを記憶する記憶手段(ECU2、図3、図4)と、ハイブリッド車両Vの速度および要求駆動力に応じ、総合燃料消費マップに基づいて、複数の変速パターンから、総合燃料消費が最も小さな変速パターンを選択する変速パターン選択手段(ECU2、図5のステップ5)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
このハイブリッド車両の制御装置によれば、内燃機関の機関出力軸と第1変速機構の第1入力軸が第1クラッチによって互いに係合するとともに、機関出力軸と第2変速機構の第2入力軸との係合が第2クラッチで解放されているときには、内燃機関の動力が、第1変速機構の複数の変速段のいずれか1つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。また、機関出力軸と第1入力軸との係合が第1クラッチで解放されるとともに、機関出力軸と第2入力軸が第2クラッチによって互いに係合しているときには、内燃機関の動力は、第2変速機構の複数の変速段のいずれか1つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。また、電動機の動力は、第2変速機構の複数の変速段のいずれか1つで変速された状態で、駆動輪に伝達される。 According to this hybrid vehicle control device, the engine output shaft of the internal combustion engine and the first input shaft of the first speed change mechanism are engaged with each other by the first clutch, and the engine output shaft and the second input shaft of the second speed change mechanism are also engaged. Is disengaged by the second clutch, the power of the internal combustion engine is transmitted to the drive wheels while being shifted at any one of the plurality of shift stages of the first transmission mechanism. Further, when the engagement between the engine output shaft and the first input shaft is released by the first clutch, and the engine output shaft and the second input shaft are engaged with each other by the second clutch, the power of the internal combustion engine is The gear is transmitted to the drive wheel while being shifted at any one of the plurality of shift speeds of the second speed change mechanism. Further, the power of the electric motor is transmitted to the drive wheels while being shifted at any one of a plurality of shift stages of the second transmission mechanism.
また、記憶手段には、総合燃料消費マップが記憶されている。この総合燃料消費マップは、ハイブリッド車両の速度および駆動輪に要求される要求駆動力に対して、ハイブリッド車両の総合燃料消費を、内燃機関の動力の変速段ごとに規定したものである。また、総合燃料消費は、ハイブリッド車両におけるエネルギ源としての燃料が、ハイブリッド車両の走行エネルギに最終的に変換されることを想定したときの、最終的な走行エネルギに対する燃料量の比を表す。したがって、総合燃料消費は、内燃機関の燃料消費だけでなく、充電走行を行う際の電動機および蓄電器などの効率をも反映したものであり、その値が小さいほど、ハイブリッド車両の燃費がより低いことを表す。 The storage means stores a total fuel consumption map. This total fuel consumption map defines the total fuel consumption of the hybrid vehicle for each shift stage of the power of the internal combustion engine with respect to the speed of the hybrid vehicle and the required driving force required for the drive wheels. The total fuel consumption represents the ratio of the fuel amount to the final travel energy when it is assumed that the fuel as the energy source in the hybrid vehicle is finally converted into the travel energy of the hybrid vehicle. Therefore, the total fuel consumption reflects not only the fuel consumption of the internal combustion engine but also the efficiency of the electric motor and the electric storage device when charging and running. The smaller the value, the lower the fuel consumption of the hybrid vehicle. Represents.
本発明では、ハイブリッド車両の速度および要求駆動力に応じ、総合燃料消費マップに基づいて、複数の変速パターンから、総合燃料消費が最も小さな変速パターンを選択する。したがって、選択された変速パターンを用いてハイブリッド車両を運転することによって、動力伝達経路の相違や、充電走行やアシスト走行を行う際の電動機および蓄電器の効率などを反映させながら、最小の総合燃料消費を得ることができ、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができる。 In the present invention, a shift pattern with the smallest total fuel consumption is selected from a plurality of shift patterns based on the total fuel consumption map according to the speed of the hybrid vehicle and the required driving force. Therefore, by driving the hybrid vehicle using the selected shift pattern, the minimum total fuel consumption is reflected while reflecting the difference in the power transmission path and the efficiency of the electric motor and the capacitor when performing the charge running and the assist running. And the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be improved.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置1において、総合燃料消費は、内燃機関3の動力の一部を用いた電動機4による回生によって蓄電器を充電するときの効率、および蓄電器に充電された電力を電動機4の動力に変換するときの予測効率を用いて算出されることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the hybrid
この構成によれば、総合燃料消費は、電動機による回生によって蓄電器を充電するときの効率、および蓄電器に充電された電力を将来的に電動機の動力に変換するときの予測効率を用いて算出される。したがって、これらの効率を反映させながら、ハイブリッド車両の総合燃料消費を精度良く算出することができる。 According to this configuration, the total fuel consumption is calculated using the efficiency when charging the capacitor by regeneration by the electric motor and the predicted efficiency when converting the electric power charged in the capacitor into the power of the electric motor in the future. . Therefore, the total fuel consumption of the hybrid vehicle can be accurately calculated while reflecting these efficiencies.
請求項3に係る発明は、請求項1に記載のハイブリッド車両の制御装置1において、第1クラッチC1が解放され、かつ第2クラッチC2が接続されている状態において、第2入力軸32の動力が、第2変速機構31および第1変速機構11を介して、第1入力軸13に伝達されるように構成されており、変速パターン選択手段は、内燃機関3の動力の一部を用いた電動機4による回生によって蓄電器の充電が行われている状態において、要求駆動力が所定値TRQL以下のときには、複数の変速パターンから、内燃機関3の動力の変速段が第1変速機構11の変速段である変速パターンを選択することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the hybrid
この構成によれば、第2変速機構により内燃機関の動力が変速されているときには、第2入力軸の動力が、第2変速機構および第1変速機構を介して第1入力軸に伝達される。すなわち、機関出力軸の動力は、第1変速機構および第2変速機構の両方を介して電動機に伝達される。一方、第1変速機構が機関出力軸から受け取った動力は、第2変速機構を介さずに、電動機に伝達される。したがって、電動機による回生を行う際に発生する動力の損失は、内燃機関の動力が第1変速機構の変速段で変速されている場合の方が、第2変速機構を経由しない分、より小さい。 According to this configuration, when the power of the internal combustion engine is shifted by the second speed change mechanism, the power of the second input shaft is transmitted to the first input shaft via the second speed change mechanism and the first speed change mechanism. . That is, the power of the engine output shaft is transmitted to the electric motor through both the first transmission mechanism and the second transmission mechanism. On the other hand, the power received by the first transmission mechanism from the engine output shaft is transmitted to the electric motor without passing through the second transmission mechanism. Therefore, the loss of power that occurs when regeneration is performed by the electric motor is smaller when the power of the internal combustion engine is shifted at the shift speed of the first transmission mechanism because it does not pass through the second transmission mechanism.
また、電動機による回生は、内燃機関の駆動力と要求駆動力との差を用いて行われる。このため、要求駆動力が小さいほど、回生に用いられる駆動力はより大きくなり、内燃機関から電動機までの動力伝達経路における動力損失もより大きくなる。 Further, regeneration by the electric motor is performed using a difference between the driving force of the internal combustion engine and the required driving force. For this reason, the smaller the required driving force, the larger the driving force used for regeneration, and the greater the power loss in the power transmission path from the internal combustion engine to the electric motor.
本発明では、電動機による回生によって蓄電器の充電が行われている状態において、要求駆動力が所定値以下で、回生に用いられる駆動力が大きいときには、内燃機関の動力の変速段が第1変速機構の変速段である変速パターンを選択するので、動力損失を低減し、その影響を小さくすることができ、蓄電器の充電効率を向上させることができる。 In the present invention, in a state where the battery is charged by regeneration by the electric motor, when the required driving force is not more than a predetermined value and the driving force used for regeneration is large, the shift stage of the power of the internal combustion engine is the first transmission mechanism. Therefore, the power loss can be reduced and the influence thereof can be reduced, and the charging efficiency of the battery can be improved.
請求項4に係る発明は、請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置1において、電動機4および蓄電器の少なくとも一方の温度(バッテリ温度TB)が、電動機4および蓄電器の少なくとも一方に対して設定された所定温度以上のときに、電動機4の出力が制限されることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the hybrid
この構成によれば、電動機および蓄電器の少なくとも一方の温度が、電動機および蓄電器の少なくとも一方に対して設定された所定温度以上のとき、すなわち、当該少なくとも一方が比較的高温状態にあるときに、電動機の出力が制限される。したがって、当該少なくとも一方の温度上昇を抑えることができる。 According to this configuration, when the temperature of at least one of the motor and the capacitor is equal to or higher than a predetermined temperature set for at least one of the motor and the capacitor, that is, when at least one of the motor and the capacitor is in a relatively high temperature state, Output is limited. Therefore, the temperature rise of at least one of them can be suppressed.
請求項5に係る発明は、請求項3または4に記載のハイブリッド車両の制御装置1において、蓄電器の充電状態SOCが所定の下限値SOCL以下のときに、電動機4による回生量を増大させるように電動機4の動作を制御することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the invention, in the hybrid
この構成によれば、蓄電器の充電状態が所定の下限値以下のときに、電動機による回生量を増大させるように電動機の動作を制御するので、下限値を下回った蓄電器の充電状態を確実に回復させることができる。 According to this configuration, when the state of charge of the capacitor is equal to or less than a predetermined lower limit value, the operation of the motor is controlled so as to increase the amount of regeneration by the motor, so that the charge state of the capacitor that has fallen below the lower limit value is reliably recovered. Can be made.
請求項6に係る発明は、請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置1において、ハイブリッド車両Vには、ハイブリッド車両Vが走行している周辺の道路情報を表すデータを記憶するカーナビゲーションシステム66が設けられており、カーナビゲーションシステム66に記憶されたデータに基づき、ハイブリッド車両Vの走行状況を予測する予測手段(ECU2)をさらに備え、予測されたハイブリッド車両Vの走行状況にさらに応じて、変速段の選択を行うことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the hybrid
この構成によれば、ハイブリッド車両の走行状況が、ハイブリッド車両が走行している周辺の道路情報を表すデータに基づき、予測手段によって予測されるとともに、予測されたハイブリッド車両の走行状況に応じて、変速段の選択が行われる。これにより、ハイブリッド車両の走行状況に適した変速段を選択することができる。例えば、ハイブリッド車両が下り坂を走行すると予想されるときには、蓄電器の充電状態が増加することを見越して、より大きな内燃機関の動力が得られる変速段を選択したり、上り坂を走行すると予想されるときには、蓄電器の充電状態が低下することを見越して、より高い蓄電器の充電効率が得られる変速段を選択したりすることができる。 According to this configuration, the traveling state of the hybrid vehicle is predicted by the prediction unit based on the data representing the road information around the hybrid vehicle, and according to the predicted traveling state of the hybrid vehicle, A gear stage is selected. As a result, it is possible to select a gear position suitable for the traveling state of the hybrid vehicle. For example, when a hybrid vehicle is expected to travel downhill, it is expected to select a gear stage that can provide greater internal combustion engine power or travel uphill in anticipation of an increase in the state of charge of the battery. In this case, it is possible to select a gear stage that can obtain a higher charging efficiency of the battery in anticipation of a decrease in the state of charge of the battery.
前記目的を達成するために、請求項7に係る発明は、内燃機関3と、発電可能な電動機4と、電動機4との間で電力の授受が可能な蓄電器(バッテリ52)と、内燃機関3の機関出力軸(実施形態における(以下、本項において同じ)クランク軸3a)および電動機4からの動力を第1入力軸13で受け取り、複数の変速段のいずれか1つで変速した状態で駆動輪DWに伝達可能な第1変速機構11と、機関出力軸からの動力を第2入力軸32で受け取り、複数の変速段のいずれか1つで変速した状態で駆動輪DWに伝達可能な第2変速機構31と、機関出力軸と第1変速機構11との間を係合可能な第1クラッチC1と、機関出力軸と第2変速機構31との間を係合可能な第2クラッチC2とを有するハイブリッド車両Vの制御方法において、ハイブリッド車両Vの速度(車速VP)および駆動輪DWに要求される要求駆動力(要求トルクTRQ)に対して、ハイブリッド車両Vの総合燃料消費(総合燃料消費率TSFC)を、内燃機関3の動力の変速段と電動機4の動力の変速段との組み合わせである変速パターンごとに規定した総合燃料消費マップを記憶し、ハイブリッド車両Vの速度および要求駆動力に応じ、総合燃料消費マップに基づいて、複数の変速パターンから、総合燃料消費が最も小さな変速パターンを選択し、総合燃料消費マップに記憶された総合燃料消費は、内燃機関3の動力の一部を用いた電動機4による回生によって蓄電器(バッテリ52)を充電するときの効率、および蓄電器に充電された電力を電動機4の動力に変換するときの効率を用いて算出されたものであり、第1クラッチC1が解放され、かつ第2クラッチC2が接続されている状態において、第2入力軸32の動力が、第2変速機構31および第1変速機構11を介して、第1入力軸13に伝達されるように構成されており、電動機4による回生によって蓄電器の充電が行われている状態において、内燃機関3の出力が所定値以下のときには、複数の変速パターンから、内燃機関3の動力の変速段が第1変速機構11の変速段である変速パターンを選択することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 7 includes an
この構成によれば、前述した請求項1ないし3と同様の作用が得られる。すなわち、電動機および蓄電器などの効率や、要求駆動力に応じて、変速パターンを適切に選択し、総合燃料消費を最小にし、ハイブリッド車両の燃費を向上させることができるなどの作用を得ることができる。 According to this configuration, the same operation as in the first to third aspects can be obtained. That is, it is possible to appropriately select the shift pattern according to the efficiency of the electric motor and the electric storage device and the required driving force, minimize the total fuel consumption, and improve the fuel efficiency of the hybrid vehicle. .
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。なお、本発明は、この実施形態により限定されるものではない。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが、含まれる。図1に示すハイブリッド車両Vは、一対の駆動輪DW(一方のみ図示)および一対の従動輪(図示せず)などから成る四輪車両であり、動力源としての内燃機関(以下「エンジン」という)3および発電可能な電動機(以下「モータ」という)4を備えている。エンジン3は、複数の気筒を有するガソリンエンジンであり、クランク軸3aを有している。エンジン3の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期などは、図2に示す制御装置1のECU2によって制御される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In addition, constituent elements in the embodiment include those that can be easily assumed by those skilled in the art or that are substantially the same. A hybrid vehicle V shown in FIG. 1 is a four-wheel vehicle including a pair of drive wheels DW (only one is shown) and a pair of driven wheels (not shown), and is an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) as a power source. ) 3 and an electric motor (hereinafter referred to as “motor”) 4 capable of generating electricity. The
モータ4は、いわゆるモータジェネレータである、一般的な1ロータタイプのブラシレスDCモータであり、固定されたステータ4aと、回転自在のロータ4bを有している。このステータ4aは、回転磁界を発生させるためのものであり、鉄心や三相コイルで構成されている。また、ステータ4aは、ハイブリッド車両Vに固定されたケーシングCAに取り付けられるとともに、パワードライブユニット(以下「PDU」という)51を介して、充電および放電可能なバッテリ52に電気的に接続されている。このPDU51は、インバータなどの電気回路によって構成されており、ECU2に電気的に接続されている(図2参照)。上記のロータ4bは、磁石などで構成されており、ステータ4aに対向するように配置されている。
The
以上の構成のモータ4では、ECU2によるPDU51の制御によって、バッテリ52からPDU51を介してステータ4aに電力が供給されると、回転磁界が発生し、それに伴い、この電力が動力に変換され、ロータ4bが回転する。この場合、ステータ4aに供給される電力が制御されることによって、ロータ4bの動力が制御される。
In the
また、ステータ4aへの電力供給を停止した状態で、動力の入力によりロータ4bが回転しているときに、ECU2によるPDU51の制御によって、回転磁界が発生し、それに伴い、ロータ4bに入力された動力が電力に変換され、発電が行われるとともに、発電した電力がバッテリ52に充電される。また、ステータ4aを適宜、制御することによって、ロータ4bに伝達される動力が制御される。以下、モータ4で発電するとともに、発電した電力をバッテリ52に充電することを適宜、「回生」という。
Further, when the
さらに、ハイブリッド車両Vは、エンジン3およびモータ4の動力をハイブリッド車両Vの駆動輪DWに伝達するための駆動力伝達装置を備えており、この駆動力伝達装置は、第1変速機構11および第2変速機構31などから成るデュアルクラッチトランスミッションを有している。
Further, the hybrid vehicle V includes a driving force transmission device for transmitting the power of the
第1変速機構11は、入力された動力を、1速段、3速段、5速段および7速段の1つにより変速して駆動輪DWに伝達するものである。これらの1速段〜7速段の変速比は、その段数が大きいほど、より高速側に設定されている。具体的には、第1変速機構11は、エンジン3のクランク軸3aと同軸状に配置された第1クラッチC1、遊星歯車装置12、第1入力軸13、3速ギヤ14、5速ギヤ15、および7速ギヤ16を有している。
The first
第1クラッチC1は、乾式多板クラッチであり、クランク軸3aに一体に取り付けられたアウターC1aと、第1入力軸13の一端部に一体に取り付けられたインナーC1bなどで構成されている。第1クラッチC1は、ECU2によって制御され、締結状態では、クランク軸3aに第1入力軸13を係合させる一方、解放状態ではこの係合を解除し、両者13、3aの間を遮断する。
The first clutch C1 is a dry multi-plate clutch, and includes an outer C1a that is integrally attached to the crankshaft 3a, an inner C1b that is integrally attached to one end of the
遊星歯車装置12は、シングルプラネタリ式のものであり、サンギヤ12aと、このサンギヤ12aの外周に回転自在に設けられた、サンギヤ12aよりも歯数の多いリングギヤ12bと、両ギヤ12a、12bに噛み合う複数(例えば3つ)のプラネタリギヤ12c(2つのみ図示)と、プラネタリギヤ12cを回転自在に支持する回転自在のキャリア12dとを有している。
The
サンギヤ12aは、第1入力軸13の他端部に一体に取り付けられている。第1入力軸13の他端部にはさらに、前述したモータ4のロータ4bが一体に取り付けられており、第1入力軸13は、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されている。以上の構成により、第1入力軸13、サンギヤ12aおよびロータ4bは、互いに一体に回転する。
The
また、リングギヤ12bには、ロック機構BRが設けられている。このロック機構BRは、電磁式のものであり、ECU2によりON/OFFされ、ON状態のときに、リングギヤ12bを回転不能に保持するとともに、OFF状態のときに、リングギヤ12bの回転を許容する。なお、ロック機構BRとして、シンクロクラッチを用いてもよい。
The
キャリア12dは、中空の回転軸17に一体に取り付けられている。回転軸17は、第1入力軸13の外側に相対的に回転自在に配置されるとともに、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されている。
The
3速ギヤ14は、回転軸17に一体に取り付けられており、回転軸17およびキャリア12dと一体に回転自在である。また、5速ギヤ15および7速ギヤ16は、第1入力軸13に回転自在に設けられている。さらに、これらの3速ギヤ14、7速ギヤ16、および5速ギヤ15は、遊星歯車装置12と第1クラッチC1の間に、この順で並んでいる。
The
また、第1入力軸13には、第1シンクロクラッチS1および第2シンクロクラッチS2が設けられている。第1シンクロクラッチS1は、スリーブS1a、シフトフォークおよびアクチュエータ(いずれも図示せず)を有している。第1シンクロクラッチS1は、ECU2による制御により、スリーブS1aを第1入力軸13の軸線方向に移動させることによって、3速ギヤ14または7速ギヤ16を、第1入力軸13に選択的に係合させる。
The
第2シンクロクラッチS2は、第1シンクロクラッチS1と同様に構成されており、ECU2による制御により、スリーブS2aを第1入力軸13の軸線方向に移動させることによって、5速ギヤ15を第1入力軸13に係合させる。
The second synchro clutch S2 is configured in the same manner as the first synchro clutch S1, and the
また、3速ギヤ14、5速ギヤ15、および7速ギヤ16には、第1受動ギヤ18、第2受動ギヤ19および第3受動ギヤ20がそれぞれ噛み合っており、これらの第1〜第3受動ギヤ18〜20は、出力軸21に一体に取り付けられている。出力軸21は、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されており、第1入力軸13と平行に配置されている。また、出力軸21には、ギヤ21aが一体に取り付けられており、このギヤ21aは、差動装置を有するファイナルギヤFGのギヤに噛み合っている。出力軸21は、これらのギヤ21aやファイナルギヤFGを介して、駆動輪DWに連結されている。
In addition, the
以上の構成の第1変速機構11では、遊星歯車装置12、3速ギヤ14および第1受動ギヤ18によって1速段および3速段のギヤ段が構成され、5速ギヤ15および第2受動ギヤ19によって5速段のギヤ段が、7速ギヤ16および第3受動ギヤ20によって7速段のギヤ段が、それぞれ構成されている。また、第1入力軸13に入力された動力は、これらの1速段、3速段、5速段および7速段の1つによって変速され、出力軸21、ギヤ21aおよびファイナルギヤFGを介して駆動輪DWに伝達される。
In the first
前述した第2変速機構31は、入力された動力を、2速段、4速段および6速段の1つにより変速して駆動輪DWに伝達するものである。これらの2速段〜6速段の変速比は、その段数が大きいほど、より高速側に設定されている。具体的には、第2変速機構31は、第2クラッチC2、第2入力軸32、第2入力中間軸33、2速ギヤ34、4速ギヤ35、および6速ギヤ36を有しており、第2クラッチC2および第2入力軸32は、クランク軸3aと同軸状に配置されている。
The second
第2クラッチC2は、第1クラッチC1と同様、乾式多板クラッチであり、クランク軸3aに一体に取り付けられたアウターC2aと、第2入力軸32の一端部に一体に取り付けられたインナーC2bで構成されている。第2クラッチC2は、ECU2によって制御され、締結状態では、クランク軸3aに第2入力軸32を係合させる一方、解放状態ではこの係合を解除し、両者32と3aとの間を遮断する。
Similar to the first clutch C1, the second clutch C2 is a dry multi-plate clutch, and includes an outer C2a integrally attached to the crankshaft 3a and an inner C2b integrally attached to one end of the
第2入力軸32は、中空状に形成され、第1入力軸13の外側に相対的に回転自在に配置されるとともに、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されている。また、第2入力軸32の他端部には、ギヤ32aが一体に取り付けられている。
The
第2入力中間軸33は、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されており、第2入力軸32および前述した出力軸21と平行に配置されている。第2入力中間軸33には、ギヤ33aが一体に取り付けられており、ギヤ33aには、アイドラギヤ37が噛み合っている。アイドラギヤ37は、第2入力軸32のギヤ32aに噛み合っている。なお、図1では、図示の便宜上、アイドラギヤ37は、ギヤ32aから離れた位置に描かれている。第2入力中間軸33は、これらのギヤ33a、アイドラギヤ37およびギヤ32aを介して、第2入力軸32に連結されている。
The second input
2速ギヤ34、6速ギヤ36、および4速ギヤ35は、第2入力中間軸33に回転自在に設けられ、この順で並んでおり、前述した第1受動ギヤ18、第3受動ギヤ20および第2受動ギヤ19にそれぞれ噛み合っている。さらに、第2入力中間軸33には、第3シンクロクラッチS3および第4シンクロクラッチS4が設けられている。両シンクロクラッチS3およびS4は、第1シンクロクラッチS1と同様に構成されている。
The
第3シンクロクラッチS3は、ECU2による制御により、そのスリーブS3aを第2入力中間軸33の軸線方向に移動させることによって、2速ギヤ34または6速ギヤ36を、第2入力中間軸33に選択的に係合させる。第4シンクロクラッチS4は、ECU2による制御により、そのスリーブS4aを第2入力中間軸33の軸線方向に移動させることによって、4速ギヤ35を第2入力中間軸33に係合させる。
The third sync clutch S3 selects the
以上の構成の第2変速機構31では、2速ギヤ34および第1受動ギヤ18によって2速段のギヤ段が構成され、4速ギヤ35および第2受動ギヤ19によって4速段のギヤ段が、6速ギヤ36および第3受動ギヤ20によって6速段のギヤ段が、それぞれ構成されている。また、第2入力軸32に入力された動力は、ギヤ32a、アイドラギヤ37およびギヤ33aを介して第2入力中間軸33に伝達され、第2入力中間軸33に伝達された動力は、これらの2速段、4速段および6速段の1つによって変速され、出力軸21、ギヤ21aおよびファイナルギヤFGを介して駆動輪DWに伝達される。
In the second
以上のように、第1および第2変速機構11、31では、変速された動力を駆動輪DWに伝達するための出力軸21が共用化されている。
As described above, the first and
また、駆動力伝達装置には、リバース機構41が設けられており、リバース機構41は、リバース軸42、リバースギヤ43および第5シンクロクラッチS5を有している。リバース軸42は、軸受け(図示せず)に回転自在に支持されており、第1入力軸13と並行に配置されている。リバース軸42には、ギヤ42aが一体に取り付けられており、ギヤ42aは、前述したアイドラギヤ37に噛み合っている。なお、図1では、図示の便宜上、ギヤ42aは、アイドラギヤ37から離れた位置に描かれている。
Further, the drive force transmission device is provided with a
リバースギヤ43は、リバース軸42に回転自在に設けられている。第5シンクロクラッチS5は、第1シンクロクラッチS1と同様に構成されており、ECU2による制御により、そのスリーブS5aをリバース軸42の軸線方向に移動させることによって、リバースギヤ43をリバース軸42に係合させる。
The
さらに、図2に示すように、ECU2には、クランク角センサ61から、CRK信号が入力される。このCRK信号は、エンジン3のクランク軸3aの回転に伴い、所定のクランク角ごとに出力されるパルス信号である。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン回転数NEを算出する。また、ECU2には、電流電圧センサ62から、バッテリ52に入出力される電流・電圧値を表す検出信号が、入力される。ECU2は、この検出信号に基づいて、バッテリ52の充電状態SOCを算出する。
Further, as shown in FIG. 2, the CRK signal is input to the
さらに、ECU2には、バッテリ温度センサ63から、バッテリ52の温度TBを表す検出信号が入力される。また、ECU2には、アクセル開度センサ64からハイブリッド車両Vのアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量であるアクセル開度APを表す検出信号が、車速センサ65から車速VPを表す検出信号が、入力される。また、ECU2には、カーナビゲーションシステム66に記憶された、ハイブリッド車両Vが走行している周辺の道路情報を表すデータが適宜、入力される。
Further, a detection signal indicating the temperature TB of the
ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ61〜65からの検出信号や、カーナビゲーションシステム66からのデータに応じ、ROMに記憶された制御プログラムに従って、ハイブリッド車両Vの動作を制御する。なお、本実施形態では、ECU2は、記憶手段、変速パターン選択手段および予測手段に相当する。
The
以上の構成のハイブリッド車両Vの運転モードには、ENG走行モード、EV走行モード、アシスト走行モード、充電走行モード、減速回生モードおよびENG始動モードが含まれる。各運転モードにおけるハイブリッド車両Vの動作は、ECU2によって制御される。以下、これらの運転モードについて順に説明する。
The operation modes of the hybrid vehicle V configured as described above include an ENG travel mode, an EV travel mode, an assist travel mode, a charge travel mode, a deceleration regeneration mode, and an ENG start mode. The operation of the hybrid vehicle V in each operation mode is controlled by the
[ENG走行モード]
ENG走行モードは、エンジン3のみを動力源として用いる運転モードである。ENG走行モードでは、エンジン3の燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期を制御することによって、エンジン3の動力(以下「エンジン動力」という)が制御される。また、エンジン動力は、第1または第2変速機構11、31により変速され、駆動輪DWに伝達される。
[ENG travel mode]
The ENG travel mode is an operation mode in which only the
まず、第1変速機構11により1速段、3速段、5速段および7速段の1つでエンジン動力を変速する場合の動作について、順に説明する。この場合、上記のいずれの変速段においても、第1クラッチC1を締結状態に制御することによって、第1入力軸13をクランク軸3aに係合させるとともに、第2クラッチC2を解放状態に制御することによって、クランク軸3aへの第2入力軸32の係合を解除する。また、第5シンクロクラッチS5の制御によって、リバース軸42に対するリバースギヤ43の係合を解除する。
First, operations in the case where the
1速段の場合には、ロック機構BRをON状態に制御することによって、リングギヤ12bを回転不能に保持するとともに、第1および第2シンクロクラッチS1、S2によって、第1入力軸13に対する3速ギヤ14、5速ギヤ15および7速ギヤ16の係合を解除する。
In the case of the first speed, the lock mechanism BR is controlled to be turned on to keep the
以上により、エンジン動力は、第1クラッチC1、第1入力軸13、サンギヤ12a、プラネタリギヤ12c、キャリア12d、回転軸17、3速ギヤ14および第1受動ギヤ18を介して、出力軸21に伝達され、さらにギヤ21aおよびファイナルギヤFGを介して、駆動輪DWに伝達される。その際、上記のようにリングギヤ12bが回転不能に保持されているため、第1入力軸13に伝達されたエンジン動力は、サンギヤ12aとリングギヤ12bとの歯数比に応じた変速比で減速された後、キャリア12dに伝達され、さらに、3速ギヤ14と第1受動ギヤ18との歯数比に応じた変速比で減速された後、出力軸21に伝達される。その結果、エンジン動力は、上記の2つの変速比によって定まる1速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。
Thus, the engine power is transmitted to the
3速段の場合には、ロック機構BRをOFF状態に制御することによって、リングギヤ12bの回転を許容するとともに、第1および第2シンクロクラッチS1、S2の制御によって、3速ギヤ14のみを第1入力軸13に係合させる。
In the case of the third speed, the rotation of the
以上により、エンジン動力は、第1入力軸13から3速ギヤ14および第1受動ギヤ18を介して、出力軸21に伝達される。この場合、上記のように3速ギヤ14が第1入力軸13に係合しているため、サンギヤ12a、キャリア12dおよびリングギヤ12bは一体に空転する。このため、3速段の場合には、1速段の場合と異なり、エンジン動力は、遊星歯車装置12で減速されることなく、3速ギヤ14と第1受動ギヤ18との歯数比によって定まる3速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。
Thus, the engine power is transmitted from the
以下同様に、5速段の場合には、第1および第2シンクロクラッチS1、S2の制御によって、5速ギヤ15のみを第1入力軸13に係合させる。これにより、エンジン動力は、第1入力軸13から5速ギヤ15および第2受動ギヤ19を介して、出力軸21に伝達され、両ギヤ15,19の歯数比によって定まる5速段の変速比で変速される。
Similarly, in the case of the fifth speed stage, only the
7速段の場合には、第1および第2シンクロクラッチS1、S2の制御によって、7速ギヤ16のみを第1入力軸13に係合させる。これにより、エンジン動力は、第1入力軸13から7速ギヤ16および第3受動ギヤ20を介して、出力軸21に伝達され、両ギヤ16,20の歯数比によって定まる7速段の変速比で変速される。
In the case of the seventh speed, only the
次に、エンジン動力を第2変速機構31により2速段、4速段および6速段の1つで変速する場合の動作について、順に説明する。この場合、これらのいずれの変速段においても、第1クラッチC1を解放状態に制御することによって、クランク軸3aへの第1入力軸13の係合を解除するとともに、第2クラッチC2を締結状態に制御することによって、第2入力軸32をクランク軸3aに係合させる。また、第5シンクロクラッチS5の制御によって、リバース軸42に対するリバースギヤ43の係合を解除する。
Next, the operation in the case where the engine power is changed at one of the second speed, the fourth speed, and the sixth speed by the second
2速段の場合には、第3および第4シンクロクラッチS3、S4の制御によって、2速ギヤ34のみを第2入力中間軸33に係合させる。これにより、エンジン動力は、第2クラッチC2、第2入力軸32、ギヤ32a、アイドラギヤ37、ギヤ33a、第2入力中間軸33、2速ギヤ34および第1受動ギヤ18を介して、出力軸21に伝達され、さらにギヤ21aおよびファイナルギヤFGを介して、駆動輪DWに伝達される。その際、エンジン動力は、2速ギヤ34と第1受動ギヤ18との歯数比によって定まる2速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。
In the case of the second speed, only the
以下同様に、4速段の場合には、第3および第4シンクロクラッチS3、S4の制御によって、4速ギヤ35のみを第2入力中間軸33に係合させる。これにより、エンジン動力は、第2入力中間軸33から4速ギヤ35および第2受動ギヤ19を介して、出力軸21に伝達され、両ギヤ35,19の歯数比によって定まる4速段の変速比で変速される。
Similarly, in the case of the fourth speed stage, only the
6速段の場合には、第3および第4シンクロクラッチS3、S4の制御によって、6速ギヤ36のみを第2入力中間軸33に係合させる。これにより、エンジン動力は、第2入力中間軸33から6速ギヤ36および第3受動ギヤ20を介して、出力軸21に伝達され、両ギヤ36,20の歯数比に応じて定まる6速段の変速比で変速される。
In the case of the sixth speed, only the
ENG走行モード中、エンジントルクは、BSFCボトムトルクになるように制御される。このBSFCボトムトルクは、エンジン動力の変速段と車速VPによって定まるエンジン回転数NEに対して、エンジン3の最小の燃料消費率が得られるトルクである。
During the ENG travel mode, the engine torque is controlled to be the BSFC bottom torque. This BSFC bottom torque is a torque that provides the minimum fuel consumption rate of the
[EV走行モード]
EV走行モードは、モータ4のみを動力源として用いる運転モードである。EV走行モードでは、バッテリ51からモータ4に供給される電力を制御することによって、モータ4の動力(以下「モータ動力」という)が制御される。また、モータ動力が、第1変速機構11により1速段、3速段、5速段および7速段の1つで変速され、駆動輪DWに伝達される。この場合、これらのいずれの変速段においても、第1および第2クラッチC1、C2を解放状態に制御することによって、クランク軸3aに対する第1および第2入力軸13、32の係合を解除する。これにより、モータ4および駆動輪DWとエンジン3との間が遮断されるので、モータ動力がエンジン3に無駄に伝達されることがない。また、第5シンクロクラッチS5の制御によって、リバース軸42に対するリバースギヤ43の係合を解除する。
[EV driving mode]
The EV travel mode is an operation mode in which only the
1速段の場合には、ENG走行モードの場合と同様、ロック機構BRをON状態に制御することによって、リングギヤ12bを回転不能に保持するとともに、第1および第2シンクロクラッチS1、S2の制御によって、第1入力軸13に対する3速ギヤ14、5速ギヤ15および7速ギヤ16の係合を解除する。
In the case of the first speed, as in the ENG travel mode, the lock mechanism BR is controlled to be in the ON state, thereby holding the
以上により、モータ動力は、第1入力軸、サンギヤ12a、プラネタリギヤ12c、キャリア12d、回転軸17、3速ギヤ14および第1受動ギヤ18を介して、出力軸21に伝達される。その結果、モータ動力は、ENG走行モードの場合と同様、1速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。
As described above, the motor power is transmitted to the
3速段の場合には、ENG走行モードの場合と同様、ロック機構BRをOFF状態に制御することによって、リングギヤ12bの回転を許容するとともに、第1および第2シンクロクラッチS1、S2の制御によって、3速ギヤ14のみを第1入力軸13に係合させる。これにより、モータ動力は、第1入力軸13から、3速ギヤ14および第1受動ギヤ18を介して、出力軸21に伝達される。その結果、モータ動力は、ENG走行モードの場合と同様、3速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。
In the case of the third speed, as in the ENG travel mode, the lock mechanism BR is controlled to be in the OFF state, thereby allowing the
5速段または7速段の場合には、ENG走行モードの場合と同様にして、ロック機構BR、第1および第2シンクロクラッチS1、S2を制御する。これにより、モータ動力は、5速段または7速段の変速比で変速され、駆動輪DWに伝達される。 In the case of the fifth speed or the seventh speed, the lock mechanism BR and the first and second sync clutches S1 and S2 are controlled in the same manner as in the ENG travel mode. As a result, the motor power is changed at a gear ratio of 5th speed or 7th speed and transmitted to the drive wheels DW.
[アシスト走行モード]
アシスト走行モードは、エンジン3をモータ4でアシストする運転モードである。アシスト走行モードでは、基本的に、エンジン3の良好な燃費が得られるように、エンジン3のトルク(以下「エンジントルク」という)を制御する。また、運転者から駆動輪DWに要求されるトルク(以下「要求トルク」という)TRQに対するエンジントルクの不足分が、モータ4のトルク(以下「モータトルク」という)によって補われる。要求トルクTRQは、検出されたアクセル開度APに応じて算出される。
[Assist driving mode]
The assist travel mode is an operation mode in which the
アシスト走行モード中、エンジン動力を第1変速機構11によって変速しているとき(奇数段のとき)には、モータ4と駆動輪DWとの変速比は、第1変速機構11で設定されている変速段の変速比と同じになる。一方、エンジン動力を第2変速機構31によって変速しているとき(偶数段のとき)には、モータ4と駆動輪DWとの変速比は、第1変速機構11の1速段、3速段、5速段または7速段のいずれかの変速比を選択することが可能である。
When the engine power is being shifted by the first
[充電走行モード]
充電走行モードは、エンジン動力の一部をモータ4で電力に変換し、発電を行うとともに、発電した電力をバッテリ52に充電する運転モードである。充電走行モードでは、基本的に、エンジン3の良好な燃費が得られるように、エンジントルクを制御する。充電走行モードでは、要求トルクTRQと車速VPで定まる要求駆動力に対するエンジン動力の余剰分が、電力に変換され、バッテリ52に充電される。また、第1および第2変速機構11、31の変速段に応じて、第1クラッチC1、第2クラッチC2、および第1〜第5シンクロクラッチS1〜S5が、エンジン走行モードやEV走行モードの場合と同様にして制御される。
[Charging mode]
The charging travel mode is an operation mode in which part of engine power is converted into electric power by the
この場合、アシスト走行モードの場合と同様、エンジン動力を第1変速機構11によって変速しているとき(奇数段のとき)には、モータ4と駆動輪DWとの変速比は、第1変速機構11の変速段の変速比と同じになる。また、エンジン動力を第2変速機構12によって変速しているとき(偶数段のとき)には、モータ4と駆動輪DWとの変速比は、第1変速機構11の1速段、3速段、5速段または7速段のいずれかの変速比を選択することが可能である。
In this case, as in the assist travel mode, when the engine power is being shifted by the first transmission mechanism 11 (in the odd-numbered stage), the gear ratio between the
なお、充電走行モード中、エンジン動力を第2変速機構31によって駆動輪DWに伝達する場合において、モータ4と駆動輪DWとの変速比をエンジン3と駆動輪DWとの変速比と同じ値に制御するときには、第1クラッチC1により第1入力軸13をクランク軸3aに係合させる。これにより、エンジン動力の一部が、第1クラッチC1および第1入力軸13を介してモータ4のロータ4bに伝達される。
When the engine power is transmitted to the drive wheels DW by the
次に、エンジン動力およびモータ動力の変速段の選択、および運転モードの選択について説明する。 Next, selection of gear speeds of engine power and motor power and selection of operation modes will be described.
まず、これらの選択に用いられる総合燃料消費率TSFCについて説明する。この総合燃料消費率TSFCは、ハイブリッド車両Vにおけるエネルギ源としての燃料が、ハイブリッド車両Vの走行エネルギに最終的に変換されることを想定したときの、最終的な走行エネルギに対する燃料量の比であり、したがって、その値が小さいほど、ハイブリッド車両Vの燃費がより良いことを示す。 First, the total fuel consumption rate TSFC used for these selections will be described. This total fuel consumption rate TSFC is the ratio of the fuel amount to the final travel energy when it is assumed that the fuel as the energy source in the hybrid vehicle V is finally converted into the travel energy of the hybrid vehicle V. Therefore, the smaller the value is, the better the fuel efficiency of the hybrid vehicle V is.
総合燃料消費率TSFCは、ENG走行モードのときには、エンジン3へのハイブリッド車両Vの走行用の供給燃料量、エンジン3の効率および第1および第2変速機構11、31の効率を用いて算出される。
The total fuel consumption rate TSFC is calculated using the amount of fuel supplied for traveling the hybrid vehicle V to the
また、総合燃料消費率TSFCは、アシスト走行モードのときには、上記の3つのパラメータに加えて、アシスト走行用の電力をバッテリ52に充電するためにエンジン3に過去に供給された過去供給燃料量、バッテリ52の放電効率、モータ4の駆動効率および第1および第2変速機構11、31の効率を用いて算出される。
In addition, in the assist travel mode, the total fuel consumption rate TSFC is a past supply fuel amount that has been supplied to the
さらに、総合燃料消費率TSFCは、充電走行モードのときには、上記の3つのパラメータに加えて、エンジン3へのモータ4による充電用の供給燃料量、エンジン3の効率、第1および第2変速機構11、31の効率、モータ4の発電効率、バッテリ52の充電効率、およびバッテリ52の電力を将来的にモータ4の動力に変換するときの効率である予測効率を用いて算出される。
Further, in the charging travel mode, the total fuel consumption rate TSFC is not only the above three parameters, but also the amount of fuel supplied for charging by the
以上のように算出される総合燃料消費率TSFCは、エンジン3の燃料消費率だけでなく、第1および第2変速機構11、31の効率を反映し、アシスト走行モードまたは充電走行モードではさらに、モータ4の駆動効率および発電効率やバッテリ52の放電効率および充電効率などを反映する。
The total fuel consumption rate TSFC calculated as described above reflects not only the fuel consumption rate of the
図3および図4は、変速パターンおよび運転モードの選択に用いられる総合燃料消費量マップを示す。このような総合燃料消費量マップは、実際には、エンジン動力の変速段とモータ動力の変速段との組み合わせである変速パターンごとに設定され、ECU2に記憶されている。図3はそのうちのエンジン動力およびモータ動力の変速段がいずれも3速段の例であり、図4はエンジン動力が4速段、モータ動力の変速段が3速段の例である。
3 and 4 show a total fuel consumption map used for selection of a shift pattern and an operation mode. Such a total fuel consumption map is actually set for each shift pattern that is a combination of a shift stage of engine power and a shift stage of motor power, and is stored in the
これらの図に示すように、各総合燃料消費率マップは、車速VPおよび要求トルクTRQに対して、総合燃料消費率TSFCを規定しており、エンジン3、モータ4、第1および第2変速機構11、31やバッテリ52の効率などをあらかじめ実験によって求め、これらのパラメータを用いて前述した方法で算出した総合燃料消費率TSFCを、マップ化したものである。総合燃料消費率マップには、BSFCボトムトルクを結ぶBSFCボトムラインが示されており、その上側がアシスト走行モードの領域であり、下側が充電走行モードの領域である。
As shown in these drawings, each total fuel consumption rate map defines the total fuel consumption rate TSFC with respect to the vehicle speed VP and the required torque TRQ, and the
図5は、上述した総合燃料消費率マップを用い、変速パターンおよび運転モードを選択する処理を示す。本処理は、ECU2により、所定時間ごとに実行される。
FIG. 5 shows a process of selecting a shift pattern and an operation mode using the above-described total fuel consumption rate map. This process is executed by the
本処理ではまず、ステップ1において、車速VPおよび要求トルクTRQに応じ、すべての総合燃料消費率マップを検索することによって、総合燃料消費率TSFC1〜TSFCnを算出する。次に、ステップ2において、算出した総合燃料消費率TSFC1〜TSFCnから、それらの最小値TSFCminをピックアップする。
In this process, first, in
次に、ステップ3において、最小値TSFCminに基づいて、変速パターンを選択する。具体的には、最小値TSFCminを規定する総合燃料消費率マップを特定するとともに、その総合燃料消費率マップに対応する変速パターンを、変速パターンとして選択する。
Next, in
次に、ステップ4において、最小値TSFCminに基づいて、運転モードを選択し、本処理を終了する。具体的には、特定された総合燃料消費率マップにおいて、最小値TSFCminがほぼBSFCボトムライン上に位置するときには、運転モードとして、ENG走行モードを選択する。また、最小値TSFCminがBSFCボトムラインの上側に位置するときには、アシスト走行モードを選択し、下側に位置するときには、充電走行モードを選択する。
Next, in
また、充電走行モード中、要求トルクTRQが所定値以下のときには、エンジン動力およびモータ動力の変速段はいずれも、第1変速機構11による奇数段に設定される。
Further, when the required torque TRQ is equal to or less than a predetermined value during the charging travel mode, both the engine power and the motor power shift stages are set to odd stages by the
また、アシスト走行モード中、検出されたバッテリ温度TBが所定温度以上になったときには、モータ4の出力を制限し、モータ4によるエンジン3のアシストを制限する。この場合、アシストを制限した分を補うように、エンジントルクを増大させる。また、EV走行モード中、バッテリ温度TBが所定温度以上になったときには、EV走行モードを禁止し、走行モードを、ENG走行モード、充電走行モードまたはアシスト走行モードに切り換える。また、アシスト走行モードに切り換えたときには、上記のようにモータ4の出力が制限される。
Further, during the assist travel mode, when the detected battery temperature TB becomes equal to or higher than a predetermined temperature, the output of the
また、ECU2は、検出されたバッテリ52の充電状態SOCが下限値SOCL以下のときには、充電状態SOCを回復させるために、充電走行モードにおいて、モータ4による回生量を増大させるようにモータ4の動作を制御する。この場合、回生量の増大分を補うように、エンジントルクを増大させる。
Further, when the detected state of charge SOC of the
さらに、ECU2は、前述したカーナビゲーションシステム66に記憶された、ハイブリッド車両Vが走行している周辺の道路情報に基づいて、ハイブリッド車両Vの走行状況を予測する。そして、予測されたハイブリッド車両Vの走行状況に応じて、変速パターンの選択を行う。具体的には、ハイブリッド車両Vが下り坂を走行すると予想されたときには、エンジントルクが最も大きな変速パターンを選択し、上り坂を走行すると予想されたときには、充電量が最も大きな変速パターンを選択する。
Further, the
以上のように、本実施形態によれば、車速VPおよび要求トルクTRQに応じ、総合燃料消費率マップに基づいて、すべての変速パターンから、総合燃料消費率TSFCが最も小さな変速パターンを選択する。したがって、選択された変速パターンを用いてハイブリッド車両Vを運転することによって、最小の総合燃料消費率を得ることができ、ハイブリッド車両Vの燃費を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, a shift pattern having the smallest total fuel consumption rate TSFC is selected from all shift patterns based on the total fuel consumption rate map according to the vehicle speed VP and the required torque TRQ. Therefore, by driving the hybrid vehicle V using the selected shift pattern, the minimum total fuel consumption rate can be obtained, and the fuel efficiency of the hybrid vehicle V can be improved.
また、充電走行モードのときには、総合燃料消費率TSFCを、エンジン3へのモータ4による充電用の供給燃料量、エンジン3の効率、第1および第2変速機構11、31の効率、モータ4の発電効率、バッテリ52の充電効率、およびバッテリ52の電力を将来的にモータ4の動力に変換するときの予測効率を用いて算出する。したがって、これらの効率を反映させながら、ハイブリッド車両Vの総合燃料消費率TSFCを精度良く算出することができる。
Further, in the charging travel mode, the total fuel consumption rate TSFC is calculated based on the amount of fuel supplied to the
また、充電走行モード中、要求トルクTRQが所定値TRQL以下のときには、エンジン動力およびモータ動力の変速段はいずれも、第1変速機構11による奇数段に設定されるので、エンジン3からモータ4までの動力伝達経路における動力損失を低減し、その影響を小さくすることができ、バッテリ52の充電効率を向上させることができる。
In addition, when the required torque TRQ is equal to or less than the predetermined value TRQL during the charge travel mode, the engine gear and the motor power are both set to odd stages by the
また、検出されたバッテリ温度TBが所定温度以上のときに、モータ4の出力を制限するので、バッテリ温度TBの上昇を抑えることができる。また、検出されたバッテリ52の充電状態SOCが下限値SOCL以下のときに、モータ4による回生量を増大させるようにモータ4の動作を制御するので、下限値を下回った蓄電器の充電状態を確実に回復させることができる。
Moreover, since the output of the
さらに、カーナビゲーションシステム66で予測されたハイブリッド車両Vの走行状況に応じて、変速パターンの選択を行うので、ハイブリッド車両Vが下り坂を走行すると予想されたときには、エンジントルクが最も大きな変速パターンを選択し、上り坂を走行すると予想されたときには、充電量が最も大きな変速パターンを選択することができる。 Further, since the shift pattern is selected according to the traveling state of the hybrid vehicle V predicted by the car navigation system 66, when the hybrid vehicle V is predicted to travel downhill, the shift pattern having the largest engine torque is selected. When the vehicle is selected and is expected to travel uphill, the shift pattern with the largest amount of charge can be selected.
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、第1および第2変速機構11、31のそれぞれの複数の変速段を、奇数段および偶数段に設定しているが、これとは逆に、偶数段および奇数段に設定してもよい。さらに、実施形態では、第1および第2変速機構11、31として、変速された動力を駆動輪DWに伝達するための出力軸21が共用化されたタイプのものを用いているが、出力軸が別個に設けられたタイプのものを用いてもよい。この場合、第1〜第4シンクロクラッチS1〜S4を、第1入力軸13および第2入力中間軸33ではなく、出力軸に設けてもよい。さらに、実施形態では、クラッチC、第1および第2クラッチC1、C2は、乾式多板クラッチであるが、湿式多板クラッチや、電磁クラッチでもよい。
In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the plurality of shift stages of the first and
また、実施形態では、総合燃料消費率マップは、すべての変速パターンと同じ数だけ設定されているが、それらを重ね合わせ、より少ない数のマップに統合してもよい。 In the embodiment, the total fuel consumption rate map is set to the same number as all the shift patterns. However, they may be overlapped and integrated into a smaller number of maps.
さらに、実施形態では、本発明における電動機として、ブラシレスDCモータであるモータ4を用いているが、発電可能な他の適当な電動機、例えばACモータを用いてもよい。また、実施形態では、本発明における蓄電器は、バッテリ52であるが、充電および放電可能な他の適当な蓄電器、例えばキャパシタでもよい。さらに、実施形態では、本発明における内燃機関として、ガソリンエンジンであるエンジン3を用いているが、ディーゼルエンジンや、LPGエンジンを用いてもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
Furthermore, in the embodiment, the
V ハイブリッド車両
1 制御装置
2 ECU(記憶手段、変速パターン選択手段、予測手段)
3 エンジン
3a クランク軸(機関出力軸)
4 モータ
DW 駆動輪
11 第1変速機構
13 第1入力軸
31 第2変速機構
32 第2入力軸
C1 第1クラッチ
C2 第2クラッチ
52 バッテリ(蓄電器)
66 カーナビゲーションシステム
TRQ 要求トルク(要求駆動力)
TSFC 総合燃料消費率(総合燃料消費)
TB バッテリ温度(蓄電器の温度)
SOC 充電状態
3 Engine 3a Crankshaft (engine output shaft)
4 Motor
66 Car navigation system TRQ Required torque (Required driving force)
TSFC total fuel consumption rate (total fuel consumption)
TB Battery temperature (Accumulator temperature)
SOC state of charge
Claims (7)
前記ハイブリッド車両の速度および前記駆動輪に要求される要求駆動力に対して、前記ハイブリッド車両の総合燃料消費を、前記内燃機関の動力の変速段と前記電動機の動力の変速段との組み合わせである変速パターンごとに規定した総合燃料消費マップを記憶する記憶手段と、
前記ハイブリッド車両の速度および前記要求駆動力に応じ、前記総合燃料消費マップに基づいて、複数の変速パターンから、前記総合燃料消費が最も小さな変速パターンを選択する変速パターン選択手段と、
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。 An internal combustion engine, an electric motor capable of generating electricity, a battery capable of transferring electric power between the electric motor, an engine output shaft of the internal combustion engine and power from the electric motor are received by a first input shaft, and a plurality of shift stages The first speed change mechanism that can transmit to the drive wheels in a state where the speed is changed at any one of the above, and the state that the power from the engine output shaft is received by the second input shaft and the speed is changed at any one of a plurality of speed stages. A second transmission mechanism capable of transmitting to the drive wheel, a first clutch engageable between the engine output shaft and the first transmission mechanism, and between the engine output shaft and the second transmission mechanism. A control apparatus for a hybrid vehicle having a second clutch capable of engaging
For the speed of the hybrid vehicle and the required driving force required for the drive wheels, the total fuel consumption of the hybrid vehicle is a combination of the gear speed of the power of the internal combustion engine and the gear speed of the motor. Storage means for storing a total fuel consumption map defined for each shift pattern;
Shift pattern selection means for selecting a shift pattern with the smallest total fuel consumption from a plurality of shift patterns based on the total fuel consumption map according to the speed of the hybrid vehicle and the required driving force;
A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising:
前記変速パターン選択手段は、前記内燃機関の動力の一部を用いた前記電動機による回生によって前記蓄電器の充電が行われている状態において、前記要求駆動力が所定値以下のときには、前記複数の変速パターンから、前記内燃機関の動力の変速段が前記第1変速機構の変速段である変速パターンを選択す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。 In a state where the first clutch is released and the second clutch is connected, the power of the second input shaft is transmitted to the first input shaft via the second transmission mechanism and the first transmission mechanism. Is configured to be communicated to
The shift pattern selection means is configured to change the plurality of shifts when the required driving force is equal to or less than a predetermined value in a state where the battery is charged by regeneration by the electric motor using a part of the power of the internal combustion engine. 2. The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1, wherein a shift pattern in which a shift stage of power of the internal combustion engine is a shift stage of the first transmission mechanism is selected from the pattern.
当該カーナビゲーションシステムに記憶されたデータに基づき、前記ハイブリッド車両の走行状況を予測する予測手段をさらに備え、
当該予測されたハイブリッド車両の走行状況に応じて、前記変速パターンの選択を行うことを特徴とする、請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The hybrid vehicle is provided with a car navigation system that stores data representing road information around the hybrid vehicle traveling,
Based on data stored in the car navigation system, further comprising prediction means for predicting the traveling state of the hybrid vehicle;
The control apparatus for a hybrid vehicle according to claim 1 or 2, wherein the shift pattern is selected according to the predicted traveling state of the hybrid vehicle.
前記ハイブリッド車両の速度および前記駆動輪に要求される要求駆動力に対して、前記ハイブリッド車両の総合燃料消費を、前記内燃機関の動力の変速段と前記電動機の動力の変速段との組み合わせである変速パターンごとに規定した総合燃料消費マップを記憶し、
前記ハイブリッド車両の速度および前記要求駆動力に応じ、前記総合燃料消費マップに基づいて、複数の変速パターンから、前記ハイブリッド車両の総合燃料消費が最も小さな変速パターンを選択し、
前記総合燃料消費マップに記憶された総合燃料消費は、前記内燃機関の動力の一部を用いた前記電動機による回生によって前記蓄電器を充電するときの効率、および前記蓄電器に充電された電力を前記電動機の動力に変換するときの効率を用いて算出されたものであり、
前記第1クラッチが解放され、かつ前記第2クラッチが接続されている状態において、前記第2入力軸の動力が、前記第2変速機構および前記第1変速機構を介して、前記第1入力軸に伝達されるように構成されており、
前記電動機による回生によって前記蓄電器の充電が行われている状態において、前記内燃機関の出力が所定値以下のときには、複数の変速パターンから、前記内燃機関の動力が前記第1変速機構により変速される変速パターンを選択することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 An internal combustion engine, an electric motor capable of generating electricity, a battery capable of transferring electric power between the electric motor, an engine output shaft of the internal combustion engine and power from the electric motor are received by a first input shaft, and a plurality of shift stages The first speed change mechanism that can transmit to the drive wheels in a state where the speed is changed at any one of the above, and the state that the power from the engine output shaft is received by the second input shaft and the speed is changed at any one of a plurality of speed stages. A second transmission mechanism capable of transmitting to the drive wheel, a first clutch engageable between the engine output shaft and the first transmission mechanism, and between the engine output shaft and the second transmission mechanism. In a control method of a hybrid vehicle having a second clutch capable of engaging
For the speed of the hybrid vehicle and the required driving force required for the drive wheels, the total fuel consumption of the hybrid vehicle is a combination of the gear speed of the power of the internal combustion engine and the gear speed of the motor. Memorize the total fuel consumption map defined for each shift pattern,
In accordance with the speed of the hybrid vehicle and the required driving force, based on the total fuel consumption map, a shift pattern in which the total fuel consumption of the hybrid vehicle is the smallest is selected from a plurality of shift patterns.
The total fuel consumption stored in the total fuel consumption map is the efficiency when the capacitor is charged by regeneration by the motor using a part of the power of the internal combustion engine, and the electric power charged in the capacitor is the motor. It is calculated using the efficiency when converting to the power of
In a state where the first clutch is released and the second clutch is connected, the power of the second input shaft is transmitted to the first input shaft via the second transmission mechanism and the first transmission mechanism. Is configured to be communicated to
When the output of the internal combustion engine is less than or equal to a predetermined value in a state where the battery is charged by regeneration by the electric motor, the power of the internal combustion engine is shifted by the first transmission mechanism from a plurality of shift patterns. A control method for a hybrid vehicle, wherein a shift pattern is selected.
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