JP2013060042A - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ハイブリッド車は、バッテリ50の異常時には、SMR55をオフしてバッテリレス走行を実行する。コンバータ40は、バッテリレス走行時には、電力線56の直流電圧VLを制御する。HVECU70は、バッテリレス走行開始時に、DC/DCコンバータ80をオフした状態でSMR55をオフする。SMR55のオフ後に、電力線56の直流電圧VHを予め上昇させた後に、停止状態のDC/DCコンバータ80を再起動する。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の概略構成図である。
ハイブリッド車両20では、メインバッテリ50に異常が発生して充放電が禁止されると、SMR55をオフ状態として、メインバッテリ50を電気システムから切り離した状態で、図3に示した共線図に従って走行を継続する。以下では、メインバッテリ50を不使用としたバッテリレス走行時の走行制御について、「バッテリレス走行制御」と称する。
バッテリレス走行時には、電力線54の直流電圧VHが、P=(1/2)×C×VH×VHの関係に従って、入出力電力ΔPに応じて変化することになる。なお、コンデンサC2のキャパシタンスをCとする。したがって、ΔPによる電圧変化ΔVHは、下記(3)式によって示される。MG2の消費電力よりもMG1の発電電力の方が大きいΔP<0のときには、ΔVH>0であり、直流電圧VHが上昇する。
=−C×VH×ΔVH …(3)
直流電圧VHが変動すると、MG1,MG2のトルク変動に繋がるため、バッテリレス走行時でも、直流電圧VHは電圧指令値VHrに制御されることが好ましい。
上述したように、バッテリレス走行におけるMG1,MG2のトルク設定は、電力フィードバック制御を行う一方で、車両走行のための要求トルク(Tp0*)に従って設定する必要がある。したがって、実施の形態2では、バッテリレス走行制御におけるMGトルク制御について、電力制御性および車両走行性を確保するための好ましい態様について説明する。
式(4)中において、電力補正指令値ΔPrは、電圧偏差(VH−VHr)に対してPID制御演算を実行した制御演算値を示す。Plossは、MG1,MG2による損失電力である。たとえば、Plossは、MG1およびMG2のそれぞれについて、回転数の関数として設定することができる。また、Paxは、電力線54の電力を使用して動作する補機負荷の消費電力である。
(5)式より、電力制御トルクT1pおよびT2pの間には、下記(6)式の関係が成立することが理解される。
さらに、(2)式において、ΔP=Prとし、Tm=T2pとし、Tgに(6)式のT1pを代入することにより、下記(7)式が得られる。
=T2p×(Nm+(ρ×Gr×Ng)) …(7)
(7)式より、MG2の電力制御トルクT2pは、下記(8)式で示されることが理解される。
また、(8)式および(6)式から、MG1の電力制御トルクT1pは下記(9)式で示される。
MG1およびMG2が電力制御トルクT1p,T2pを出力すると、駆動軸32aに作用するトルクを変化させることなく(Tp=0)、電力指令値Prに従った電力値を電力線54に対して入出力することができる。
(10)式を(1)式に代入してTgを消去することにより、ΔP=0としたときの駆動トルクTpとMG2のトルクTmとの関係は、(11)式で示される。
=(Gr+(1/ρ×Nm/Ng))×Tm …(11)
(11)式に、MG2についてのトルク上限値T2max♯およびT2min♯を代入することにより、MG2トルク制限からの駆動トルクTpの上下限値Tpmax2,Tpmin2が得られる。
=−(1/ρ+Gr×Ng/Nm)×Tg …(12)
したがって、(12)式に、MG1についてのトルク上限値T1max♯およびT1min♯を代入することにより、MG1トルク制限からの駆動トルクTpの上下限値Tpmax1,Tpmin1が得られる。
同様に、駆動力制御トルクT2dは、式(11)において、Tp=Tp*とし、Tm=T2dとすることによって、式(14)によって求められる。
HVECU70は、ステップS270により、MG1,MG2のトルク指令値T1r,T2rを設定する。ステップS270の処理は、図8のMGトルク設定部570の機能に対応する。
T2r=T2p+T2d …(16)
そして、図2に示した電気システムによって、MG1,MG2の出力トルクが、トルク指令値T1r,T2rに従って制御される。
Claims (9)
- 駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、
前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、
第1の電力線に対して、開閉器を介して電気的に接続される主蓄電装置と、
前記第1の電力線に接続された第1のコンデンサと、
前記第1の電力線と、前記電動機および前記発電機の双方と電気的に接続された第2の電力線との間に接続されて、前記第1および第2の電力線の間で直流電圧変換を実行するように構成された第1のコンバータと、
前記第2の電力線に接続された第2のコンデンサと、
補機の動作電力を供給するための、前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置と、
前記第1の電力線の直流電圧を降圧して前記副蓄電装置の充電電圧に変換するための第2のコンバータと、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記第1の電力線の電圧を制御するように前記第1のコンバータの動作を制御するための電圧制御部と、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記第2の電力線の電圧を電圧指令値に制御するための入出力電力を前記第2の電力線に生じさせるように、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するためのトルク制御部とを備え、
前記トルク制御部は、
前記開閉器が開放された走行状態において、停止中の前記第2のコンバータを起動する場合に、前記第2のコンバータの起動前に前記第2の電力線の電圧を上昇させる動作を実行する、ハイブリッド車両。 - 前記第2のコンバータは、前記開閉器が開放される走行状態が開始される際において、前記開閉器の開放動作の前に停止されるとともに、前記開閉器の開放動作の後に再起動される、請求項1記載のハイブリッド車両。
- 前記トルク制御部は、前記開閉器が開放された走行状態において、車両走行のための要求トルクと、前記第1の電力線の電圧を制御するためのトルクとの両方に基づいて、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定する、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。
- 前記トルク制御部は、
前記第2の電力線の電圧を前記電圧指令値に制御するための前記第2の電力線の入出力電力の指令値を算出する電力指令算出部と、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記発電機および前記電動機から前記第2の電力線に対して前記指令値に従った電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するための第1のトルク算出部と、
前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記電動機のトルク上下限範囲および前記発電機のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を設定するためのトルク上下限設定部と、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と前記要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するための駆動トルク設定部と、
前記第2の電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の第2の駆動力トルクを演算するための第2のトルク算出部と、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記発電機および前記電動機のトルク指令値を設定するためのトルク設定部とを含む、請求項3に記載のハイブリッド車両。 - 第1、第2および第3の回転要素のうちのいずれか2つの回転要素の回転数が決定されると残余の1つの回転要素の回転数が決定されるとともに、前記第1から第3の回転要素のうちのいずれか2つの回転要素に入出力される動力に基づいて残余の1つの回転要素に動力を入出力するように構成される差動装置をさらに備え、
前記第1の回転要素は、前記内燃機関の出力軸と機械的に連結され、
前記第2の回転要素は、前記発電機の出力軸と機械的に連結され、
前記第3の回転要素は、前記駆動軸および前記電動機の出力軸と機械的に連結される、請求項1〜4のいずれか1項に記載のハイブリッド車両。 - ハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両は、
駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、
前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、
第1の電力線に対して開閉器を介して電気的に接続される主蓄電装置と、
前記第1の電力線に接続された第1のコンデンサと、
前記第1の電力線と、前記電動機および前記発電機の双方と電気的に接続された第2の電力線との間に接続されて、前記第1および第2の電力線の間で直流電圧変換を実行するように構成された第1のコンバータと、
前記第2の電力線に接続された第2のコンデンサと、
補機の動作電力を供給するための、前記主蓄電装置よりも出力電圧が低い副蓄電装置と、
前記第1の電力線の直流電圧を降圧して前記副蓄電装置の充電電圧に変換するための第2のコンバータとを備え、
前記制御方法は、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記第1の電力線の電圧を制御するように前記第1のコンバータの動作を制御するステップと、
前記開閉器が開放された走行状態において、前記第2の電力線の電圧を電圧指令値に制御するための入出力電力を前記第2の電力線に生じさせるように、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するステップと、
前記開閉器が開放された走行状態において、停止中の前記第2のコンバータを起動する場合に、前記第2のコンバータの起動前に前記第2の電力線の電圧を上昇させるステップとを備える、ハイブリッド車両の制御方法。 - 前記開閉器が開放される走行状態が開始される際において、前記開閉器の開放動作の前に前記第2のコンバータを停止するステップと、
前記開閉器の開放動作の後に前記第2のコンバータを再起動するステップとをさらに備える、請求項6記載のハイブリッド車両の制御方法。 - 設定するステップは、前記開閉器が開放された走行状態において、車両走行のための要求トルクと、前記第1の電力線の電圧を制御するためのトルクとの両方に基づいて、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定する、請求項6または7に記載のハイブリッド車両の制御方法。
- 前記設定するステップは、
前記第2の電力線の電圧を電圧指令値に制御するための前記第2の電力線の入出力電力の指令値を算出するステップと、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記発電機および前記電動機から前記第2の電力線に対して前記指令値に従った電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するステップと、
前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記電動機のトルク上下限範囲および前記発電機のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を設定するステップと、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と前記要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するための駆動トルク設定部と、
前記第2の電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の第2の駆動力トルクを演算するステップと、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記発電機および前記電動機のトルク指令値を設定するステップとを含む、請求項8記載のハイブリッド車両の制御方法。
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