JP2013199175A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関と電動機とを制御しながら走行するハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle that travels while controlling an internal combustion engine and an electric motor.
ハイブリッド車両は、車両を走行させる駆動力を発生する駆動源として、内燃機関と電動機とを搭載している。即ち、ハイブリッド車両は、機関及び電動機の少なくとも一方が発生するトルクを車両の駆動輪に接続された駆動軸に伝達することによって走行する。以下、内燃機関は単に「機関」とも称呼される。 A hybrid vehicle is equipped with an internal combustion engine and an electric motor as a driving source that generates a driving force for driving the vehicle. That is, the hybrid vehicle travels by transmitting torque generated by at least one of the engine and the electric motor to the drive shaft connected to the drive wheels of the vehicle. Hereinafter, the internal combustion engine is also simply referred to as “engine”.
このようなハイブリッド車両は、ユーザのアクセル操作量に応じてハイブリッド車両の駆動軸に要求されるトルク(即ち、ユーザ要求トルク)を決定し、そのユーザ要求トルクと駆動軸の回転速度(即ち、車速相当値)との積に応じる値に基づいてユーザ要求出力を決定する。次いで、ハイブリッド車両は、そのユーザ要求出力に基づいて機関要求出力を算出し、その機関要求出力を機関から出力させる。このとき、機関が最も効率良く運転され得る状態となるように機関出力トルクTeと機関回転速度Neとが決定される。即ち、ハイブリッド車両は、機関が最も効率良く運転され得る状態となるように機関の運転状態(機関出力トルクTe及び機関回転速度Ne)を調整しながら、機関要求出力と等しい出力を機関から出力させる。そして、その機関出力トルクTeに基づくトルクが駆動軸に作用したときにユーザ要求トルクに対して不足するトルクを電動機が出力するトルクによって補うように電動機を駆動する。 In such a hybrid vehicle, a torque required for the drive shaft of the hybrid vehicle (that is, user request torque) is determined according to the amount of accelerator operation by the user, and the user request torque and the rotation speed of the drive shaft (that is, vehicle speed). The user request output is determined based on a value corresponding to the product of the equivalent value). Next, the hybrid vehicle calculates an engine request output based on the user request output, and outputs the engine request output from the engine. At this time, the engine output torque Te and the engine rotational speed Ne are determined so that the engine can be operated most efficiently. That is, the hybrid vehicle outputs an output equal to the engine required output from the engine while adjusting the operation state of the engine (the engine output torque Te and the engine rotational speed Ne) so that the engine can be operated most efficiently. . Then, the motor is driven so that the torque that is insufficient with respect to the user request torque when the torque based on the engine output torque Te acts on the drive shaft is compensated by the torque output by the motor.
更に、ハイブリッド車両は、機関の運転を間欠的に停止する間欠運転を行う。例えば、ハイブリッド車両は、機関要求出力が機関停止閾値よりも小さく、従って、機関を効率良く運転できない場合、機関の運転を停止する。更に、ハイブリッド車両は、機関の運転停止中に機関要求出力が機関始動閾値よりも大きくなり、従って、機関を効率良く運転できる場合、機関の運転を開始する。 Further, the hybrid vehicle performs intermittent operation for intermittently stopping the operation of the engine. For example, the hybrid vehicle stops the operation of the engine when the engine required output is smaller than the engine stop threshold value and therefore the engine cannot be operated efficiently. Further, the hybrid vehicle starts the operation of the engine when the engine required output becomes larger than the engine start threshold value while the engine is stopped, and therefore the engine can be operated efficiently.
ところが、このような間欠運転を行うハイブリッド車両において、機関が停止している場合にユーザがアクセル操作量を頻繁に変更すると(例えば、アクセル操作量を増大しその後直ちに減少させる操作等を行うと)、機関は始動及び停止を短期間内に繰り返す。この場合、機関を始動及び停止させるためにエネルギー損失が大きくなるので、ハイブリッド車両の燃費が却って悪化する。 However, in a hybrid vehicle that performs such intermittent operation, when the user frequently changes the accelerator operation amount when the engine is stopped (for example, when an operation that increases the accelerator operation amount and then immediately decreases it). The engine repeats starting and stopping within a short period of time. In this case, since the energy loss increases because the engine is started and stopped, the fuel efficiency of the hybrid vehicle deteriorates.
そこで、従来のハイブリッド車両は、車速が減少している場合にアクセル操作量が増大された場合或いは車速が一定又は増大している場合にアクセル操作量が減少された場合(即ち、開度変化条件が成立した場合)、その時点から一定時間が経過するまで、機関が運転中であれば機関を自立運転状態(無負荷運転状態、アイドル運転状態)に維持する(即ち、機関を継続的に運転する)ようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。これによれば、アクセル操作量が頻繁に変更される場合に機関の停止及び始動が繰り返される頻度を低減できるので、ハイブリッド車両の燃費が向上すると考えられる。 Therefore, in the conventional hybrid vehicle, when the accelerator operation amount is increased when the vehicle speed is decreasing or when the accelerator operation amount is decreased when the vehicle speed is constant or increasing (that is, the opening change condition) If the engine is in operation until a certain time has elapsed from that point in time, the engine is maintained in a self-sustaining operation state (no load operation state, idle operation state) (that is, the engine is continuously operated). (For example, refer to Patent Document 1). According to this, since the frequency with which the stop and start of the engine are repeated when the accelerator operation amount is frequently changed can be reduced, it is considered that the fuel efficiency of the hybrid vehicle is improved.
しかしながら、上記従来のハイブリッド車両は、開度変化条件が成立した時点から一定時間が経過するまでの期間、機関を自立運転状態に維持しているので、その期間において機関は燃料を消費するものの何らの仕事を行わない。即ち、上記従来のハイブリッド車両においては、アクセル操作量が頻繁に変更される場合、機関は依然として燃料を無駄に消費する。従って、上記従来のハイブリッド車両は、その燃費を改善する余地を有している。 However, the conventional hybrid vehicle maintains the engine in a self-sustaining operation for a period from when the opening degree change condition is satisfied until a predetermined time elapses, so that the engine consumes fuel during that period. Do not work. That is, in the conventional hybrid vehicle, when the accelerator operation amount is frequently changed, the engine still wastes fuel. Therefore, the conventional hybrid vehicle has room for improving the fuel efficiency.
本発明は上述した課題に対処するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、ユーザがアクセル操作量を短時間だけ増大し、その後直ちに減少するような運転を行った場合において、より燃費を向上することができるハイブリッド車両を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems. That is, one of the objects of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can further improve fuel efficiency when the user increases the accelerator operation amount for a short time and then immediately decreases the driving amount. It is in.
本発明によるハイブリッド車両は、
内燃機関と、電動機と、前記電動機を駆動する電力を同電動機に供給可能な蓄電装置と、前記蓄電装置を充電する電力を前記機関の出力を用いて発生可能な発電機と、車両の駆動軸と前記機関とをトルク伝達可能に連結するとともに同駆動軸と前記電動機とをトルク伝達可能に連結する動力伝達機構と、制御装置と、を備える。
The hybrid vehicle according to the present invention
An internal combustion engine, an electric motor, an electric storage device capable of supplying electric power for driving the electric motor to the electric motor, a generator capable of generating electric power for charging the electric storage device using the output of the engine, and a drive shaft of the vehicle And a power transmission mechanism for connecting the drive shaft and the electric motor so as to be able to transmit torque, and a control device.
(1)前記制御装置は、前記機関の運転停止中にユーザのアクセル操作量に応じて定まる機関要求出力が機関始動閾値よりも大きくなった場合に前記機関の運転を開始し且つ前記機関の運転中に前記機関要求出力が機関停止閾値よりも小さくなった場合に前記機関の運転を停止する。即ち、前記制御装置は機関の間欠運転を実行する。
(2)更に、前記制御装置は、「前記ユーザのアクセル操作量に応じて定まる前記駆動軸に要求されるトルク(即ち、ユーザ要求トルク)に等しいトルク」を前記機関の出力トルクと前記電動機の出力トルクとを制御することにより同駆動軸に作用させる。
(1) The control device starts operation of the engine and operates the engine when an engine request output determined according to a user's accelerator operation amount becomes larger than an engine start threshold value while the engine is stopped. When the engine required output becomes smaller than the engine stop threshold value, the operation of the engine is stopped. That is, the control device performs intermittent operation of the engine.
(2) Further, the control device determines that “the torque equal to the torque required for the drive shaft determined according to the accelerator operation amount of the user (that is, the torque required by the user)” and the output torque of the engine and the electric motor By controlling the output torque, it acts on the drive shaft.
加えて、前記制御装置は、前記機関の運転中に前記機関要求出力が機関停止閾値よりも小さくなった場合であっても前記機関が運転されている状態の継続時間(即ち、機関運転継続時間)が機関停止許可時間よりも長くなる時点まで前記機関の運転を停止することなく前記機関を負荷運転することにより前記発電機から前記蓄電装置を充電する電力を発生させる。そして、前記制御装置は、ある時点において、前記機関の運転中に前記機関要求出力が機関停止閾値よりも小さいという条件と、その時点での機関運転継続時間が機関停止許可時間よりも長いという条件と、が共に成立したとき機関の運転を停止する。 In addition, the control device is configured so that the duration of the state in which the engine is operating (that is, the engine operation duration time) even when the engine required output becomes smaller than the engine stop threshold during operation of the engine. ) Until the time when the engine stop permission time becomes longer than the engine stop permission time, the engine is loaded to operate without stopping the operation of the engine, thereby generating electric power for charging the power storage device from the generator. The control device has a condition that, at a certain point in time, the engine request output is smaller than an engine stop threshold during operation of the engine, and a condition that the engine operation continuation time at that point is longer than the engine stop permission time. When both are established, the operation of the engine is stopped.
これによれば、機関の運転中にアクセル操作量が減少された場合(機関要求出力が機関停止閾値を下回った場合)に直ちに機関の運転が停止されない。従って、機関の運転停止及び始動の頻度を低減することができるので、ハイブリッド車両の燃費を向上することができる。更に、機関の運転が一旦開始された後においては、機関要求出力が機関停止閾値よりも小さくなった場合であっても、機関運転継続時間が機関停止許可時間よりも長くなる時点までは機関が負荷運転される。その結果、機関の燃料消費量に対する機関の仕事量(機関の効率)を、機関の停止及び始動を行う場合よりも高めることができる。この結果、ハイブリッド車両の燃費を更に向上することができる。 According to this, when the accelerator operation amount is decreased during operation of the engine (when the engine request output falls below the engine stop threshold), the operation of the engine is not immediately stopped. Therefore, since the frequency of engine stop and start can be reduced, the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be improved. Furthermore, after the engine operation is started once, even if the engine request output becomes smaller than the engine stop threshold, the engine is not operated until the engine operation continuation time becomes longer than the engine stop permission time. It is loaded. As a result, the engine work (engine efficiency) relative to the engine fuel consumption can be increased as compared with the case where the engine is stopped and started. As a result, the fuel efficiency of the hybrid vehicle can be further improved.
(好ましい態様1)
この場合、前記制御装置は、前記機関停止許可時間を、前記ハイブリッド車両の車速が高いほど長くなる時間に設定するように構成されることが好適である。
(Preferred embodiment 1)
In this case, it is preferable that the control device is configured to set the engine stop permission time to a time that increases as the vehicle speed of the hybrid vehicle increases.
(好ましい態様2)
更に、前記制御装置は、前記機関を負荷運転する際の同機関の出力が前記機関停止許可時間が長いほど大きくなるように同機関を負荷運転するように構成されることが好適である。
(Preferred embodiment 2)
Further, it is preferable that the control device is configured to perform the load operation of the engine so that the output of the engine when the engine is loaded under load increases as the engine stop permission time increases.
(好ましい態様3)
更に、前記制御装置は、前記機関始動閾値を、前記アクセル操作量がゼロでない状態の継続時間が長いほど小さくなる値に設定するように構成されることが好適である。
(Preferred embodiment 3)
Furthermore, it is preferable that the control device is configured to set the engine start threshold value to a value that decreases as the duration of the state in which the accelerator operation amount is not zero becomes longer.
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。 Other objects, other features, and attendant advantages of the present invention will be readily understood from the description of each embodiment of the present invention described with reference to the following drawings.
以下、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
(構成)
図1に示したように、本発明の第1実施形態に係るハイブリッド車両10は、第1発電電動機MG1、第2発電電動機MG2、内燃機関20、動力分配機構30、駆動力伝達機構50、第1インバータ61、第2インバータ62、昇圧コンバータ63、蓄電装置としてのバッテリ64、パワーマネジメントECU70、バッテリECU71、モータECU72及びエンジンECU73等を備えている。
<First Embodiment>
(Constitution)
As shown in FIG. 1, the
ECUは、エレクトリックコントロールユニットの略称であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM(又は不揮発性メモリ)及びインターフェース等を含むマイクロコンピュータを主要構成部品として有する電子制御回路である。バックアップRAMは車両10の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオン状態にあるかオフ状態にあるかに関わらずデータを保持することができる。
The ECU is an abbreviation for an electric control unit, and is an electronic control circuit having a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, a backup RAM (or nonvolatile memory), an interface, and the like as main components. The backup RAM can hold data regardless of whether an ignition key switch (not shown) of the
第1発電電動機(モータジェネレータ)MG1は、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第1発電電動機MG1は本例において主として発電機としての機能を発揮する。第1発電電動機MG1は、出力軸としての第1シャフト41を備えている。
The first generator motor (motor generator) MG1 is a synchronous generator motor that can function as both a generator and a motor. The first generator motor MG1 mainly functions as a generator in this example. The first generator motor MG1 includes a
第2発電電動機(モータジェネレータ)MG2は、第1発電電動機MG1と同様、発電機及び電動機の何れとしても機能することができる同期発電電動機である。第2発電電動機MG2は本例において主として電動機としての機能を発揮する。第2発電電動機MG2は、出力軸としての第2シャフト42を備えている。
Similarly to the first generator motor MG1, the second generator motor (motor generator) MG2 is a synchronous generator motor that can function as either a generator or an electric motor. In this example, the second generator motor MG2 mainly functions as a motor. The second generator motor MG2 includes a
機関20は、4サイクル・火花点火式・多気筒・内燃機関である。機関20は、吸気管及びインテークマニホールドを含む吸気通路部21、スロットル弁22、スロットル弁アクチュエータ22a、複数の燃料噴射弁23、点火プラグを含む複数の点火装置24、機関20の出力軸であるクランクシャフト25、エキゾーストマニホールド26、排気管27、上流側の三元触媒28及び下流側の三元触媒29を含んでいる。なお、機関20は図示しない可変吸気弁制御装置(VVT)を備えていてもよい。
The
スロットル弁22は吸気通路部21に回転可能に支持されている。
スロットル弁アクチュエータ22aはエンジンECU73からの指示信号に応答してスロットル弁22を回転し、吸気通路部21の通路断面積を変更できるようになっている。
燃料噴射弁23のそれぞれは、各気筒に対応するように各気筒のインテークポートに配設され、エンジンECU73からの指示信号に応答して燃料噴射量を変更できるようになっている。
The
The
Each of the
点火プラグを含む点火装置24のそれぞれは、エンジンECU73からの指示信号に応答して点火用火花を各気筒の燃焼室内において所定のタイミングにて発生するようになっている。
Each of the
上流側の三元触媒28は、排気浄化用触媒であり、エキゾーストマニホールド26の排気集合部に配設されている。即ち、触媒28は機関20の排気通路に設けられている。三元触媒は、機関20から排出される未燃物(HC,CO等)及びNOxを同時に浄化する。
The three-
下流側の三元触媒29は、排気浄化用触媒であり、エキゾーストマニホールド26の排気集合部に接続された排気管27に設けられている。
The downstream side three-
機関20は、燃料噴射量を変更すること、及び、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更することによって吸入空気量を変更すること等により、機関20の発生するトルク及び機関回転速度(従って、機関出力)を変更することができる。
The
動力分配機構30は周知の遊星歯車装置31を備えている。遊星歯車装置31はサンギア32と、複数のプラネタリギア33と、リングギア34と、を含んでいる。
The
サンギア32は第1発電電動機MG1の第1シャフト41に接続されている。従って、第1発電電動機MG1はサンギア32にトルクを出力することができる。更に、第1発電電動機MG1は、サンギア32から第1発電電動機MG1(第1シャフト41)に入力されるトルクによって回転駆動され得る。第1発電電動機MG1は、サンギア32から第1発電電動機MG1に入力されるトルクによって回転駆動されることにより発電することができる。
The
複数のプラネタリギア33のそれぞれは、サンギア32と噛合するとともにリングギア34と噛合している。プラネタリギア33の回転軸(自転軸)はプラネタリキャリア35に設けられている。プラネタリキャリア35はサンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。従って、プラネタリギア33は、サンギア32の外周を自転しながら公転することができる。プラネタリキャリア35は機関20のクランクシャフト25に接続されている。よって、プラネタリギア33は、クランクシャフト25からプラネタリキャリア35に入力されるトルクによって回転駆動され得る。
Each of the plurality of
リングギア34は、サンギア32と同軸に回転可能となるように保持されている。
The
上述したように、プラネタリギア33はサンギア32及びリングギア34と噛合している。従って、プラネタリギア33からサンギア32にトルクが入力されたときには、そのトルクによってサンギア32が回転駆動される。プラネタリギア33からリングギア34にトルクが入力されたときには、そのトルクによってリングギア34が回転駆動される。逆に、サンギア32からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。リングギア34からプラネタリギア33にトルクが入力されたときには、そのトルクによってプラネタリギア33が回転駆動される。
As described above, the
リングギア34はリングギアキャリア36を介して第2発電電動機MG2の第2シャフト42に接続されている。従って、第2発電電動機MG2はリングギア34にトルクを出力することができる。更に、第2発電電動機MG2は、リングギア34から第2発電電動機MG2(第2シャフト42)に入力されるトルクによって回転駆動され得る。第2発電電動機MG2は、リングギア34から第2発電電動機MG2に入力されるトルクによって回転駆動されることにより、発電することができる。
The
更に、リングギア34はリングギアキャリア36を介して出力ギア37に接続されている。従って、出力ギア37は、リングギア34から出力ギア37に入力されるトルクによって回転駆動され得る。リングギア34は、出力ギア37からリングギア34に入力されるトルクによって回転駆動され得る。
Further, the
駆動力伝達機構50は、ギア列51、ディファレンシャルギア52及び駆動軸(ドライブシャフト)53を含んでいる。
The drive
ギア列51は、出力ギア37とディファレンシャルギア52とを動力伝達可能に歯車機構により接続している。ディファレンシャルギア52は駆動軸53に取り付けられている。駆動軸53の両端には駆動輪54が取り付けられている。従って、出力ギア37からのトルクはギア列51、ディファレンシャルギア52、及び、駆動軸53を介して駆動輪54に伝達される。この駆動輪54に伝達されたトルクによりハイブリッド車両10は走行することができる。
The
第1インバータ61は、第1発電電動機MG1及び昇圧コンバータ63に電気的に接続されている。従って、第1発電電動機MG1が発電しているとき、第1発電電動機MG1が発生した電力は、第1インバータ61及び昇圧コンバータ63を介してバッテリ64に供給される。逆に、第1発電電動機MG1は昇圧コンバータ63及び第1インバータ61を介してバッテリ64から供給される電力によって回転駆動させられる。
The
第2インバータ62は、第2発電電動機MG2及び昇圧コンバータ63に電気的に接続されている。従って、第2発電電動機MG2が発電しているとき、第2発電電動機MG2が発生した電力は、第2インバータ62及び昇圧コンバータ63を介してバッテリ64に供給される。逆に、第2発電電動機MG2は昇圧コンバータ63及び第2インバータ62を介してバッテリ64から供給される電力によって回転駆動させられる。
The
更に、第1発電電動機MG1の発生する電力は第2発電電動機MG2に直接供給可能であり、且つ、第2発電電動機MG2の発生する電力は第1発電電動機MG1に直接供給可能である。 Furthermore, the electric power generated by the first generator motor MG1 can be directly supplied to the second generator motor MG2, and the electric power generated by the second generator motor MG2 can be directly supplied to the first generator motor MG1.
バッテリ64は、本例においてリチウムイオン電池である。但し、バッテリ64は放電及び充電が可能な蓄電装置であればよく、ニッケル水素電池及び他の二次電池であってもよい。
The
パワーマネジメントECU70(以下、「PMECU70」と表記する。)は、バッテリECU71、モータECU72及びエンジンECU73と通信により情報交換可能に接続されている。
The power management ECU 70 (hereinafter referred to as “
PMECU70は、パワースイッチ81、シフトポジションセンサ82、アクセル操作量センサ83、ブレーキスイッチ84及び車速センサ85等と接続され、これらのセンサ類が発生する出力信号を入力するようになっている。
The
パワースイッチ81はハイブリッド車両10のシステム起動用スイッチである。PMECU70は、何れも図示しない車両キーがキースロットに挿入され且つブレーキペダルが踏み込まれているときにパワースイッチ81が操作されると、システムを起動する(Ready−On状態となる)ように構成されている。
The
シフトポジションセンサ82は、ハイブリッド車両10の運転席近傍に運転者により操作可能に設けられた図示しないシフトレバーによって選択されているシフトポジションを表す信号を発生するようになっている。シフトポジションは、P(パーキングポジション)、R(後進ポジション)、N(ニュートラルポジション)及びD(走行ポジション)を含む。
The
アクセル操作量センサ83は、運転者により操作可能に設けられた図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル操作量AP)を表す出力信号を発生するようになっている。アクセル操作量APは加速操作量と表現することもできる。アクセルペダルが操作されていないとき、アクセル操作量APはゼロ(「0」)である。
ブレーキスイッチ84は、運転者により操作可能に設けられた図示しないブレーキペダルが操作されたときに、ブレーキペダルが操作された状態にあることを示す出力信号を発生するようになっている。
車速センサ85は、ハイブリッド車両10の車速SPDを表す出力信号を発生するようになっている。
The accelerator
The
The vehicle speed sensor 85 generates an output signal representing the vehicle speed SPD of the
PMECU70は、バッテリECU71により算出されるバッテリ64の残容量SOC(State Of Charge)を入力するようになっている。この残容量SOCはバッテリ64の残容量に相関を有するパラメータであるので、残容量関連パラメータとも称呼される。残容量SOCは、バッテリ64に流出入する電流の積算値等に基づいて周知の手法により算出される。
The
PMECU70は、更に、バッテリECU71により算出されるバッテリ64の瞬時出力Wout(単位はW)を入力するようになっている。瞬時出力Woutはバッテリ瞬時出力Woutとも称呼される。バッテリ瞬時出力Woutは、バッテリ64が単位時間あたりに出力することができる電力の上限値である。バッテリ瞬時出力Woutは残容量SOCと相関を有し、残容量SOCが所定値(例えば、40%)以上であるとき略一定値となり、残容量SOCが所定値未満であるとき残容量SOCが小さくなるほど小さくなる。
The
PMECU70は、モータECU72を介して、第1発電電動機MG1の回転速度(以下、「MG1回転速度Nm1」と称呼する。)を表す信号及び第2発電電動機MG2の回転速度(以下、「MG2回転速度Nm2」と称呼する。)を表す信号を入力するようになっている。
The
なお、MG1回転速度Nm1は、モータECU72によって「第1発電電動機MG1に設けられ且つ第1発電電動機MG1のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ96の出力値」に基づいて算出されている。同様に、MG2回転速度Nm2は、モータECU72によって「第2発電電動機MG2に設けられ且つ第2発電電動機MG2のロータの回転角度に対応する出力値を出力するレゾルバ97の出力値」に基づいて算出されている。
The MG1 rotation speed Nm1 is calculated by the
PMECU70は、エンジンECU73を介して、エンジン状態を表す種々の出力信号を入力するようになっている。このエンジン状態を表す出力信号には、機関回転速度Ne、スロットル弁開度TA及び機関の冷却水温THW等が含まれている。
The
モータECU72は、第1インバータ61、第2インバータ62及び昇圧コンバータ63に接続されている。モータEC72は、PMECU80からの指令(後述する「MG1指令トルクTm1*及びMG2指令トルクTm2*)に基づいて、これらに指示信号を送出するようになっている。これにより、モータECU72は、第1インバータ61及び昇圧コンバータ63を用いて第1発電電動機MG1を制御し、且つ、第2インバータ62及び昇圧コンバータ63を用いて第2発電電動機MG2を制御するようになっている。
The
エンジンECU73は、エンジンアクチュエータである「スロットル弁アクチュエータ22a、燃料噴射弁23及び点火装置24等」と接続されていて、これらに指示信号を送出するようになっている。更に、エンジンECU73は、エアフローメータ91、スロットル弁開度センサ92、冷却水温センサ93、機関回転速度センサ94及び空燃比センサ95等と接続されていて、これらの発生する出力信号を取得するようになっている。
The
エアフローメータ91は、機関20に吸入される単位時間あたりの空気量を計測し、その空気量(吸入空気流量)Gaを表す信号を出力するようになっている。
スロットル弁開度センサ92は、スロットル弁22の開度(スロットル弁開度)を検出し、その検出したスロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
冷却水温センサ93は、機関20の冷却水の温度を検出し、その検出した冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。この冷却水温THWは、触媒28の温度に強い相関を有するパラメータであり、触媒温度パラメータとも称呼される。
The
The throttle
The
機関回転速度センサ94は、機関20のクランクシャフト25が所定角度だけ回転する毎にパルス信号を発生するようになっている。エンジンECU73は、このパルス信号に基づいて機関回転速度Neを取得するようになっている。
The engine
空燃比センサ95は、エキゾーストマニホールド26の排気集合部であって、上流側の三元触媒28よりも上流位置に配設されている。空燃比センサ95は、所謂「限界電流式広域空燃比センサ」である。空燃比センサ95は排ガスの空燃比を検出し、その検出した排ガスの空燃比(検出空燃比)abyfsを出力するようになっている。なお、検出空燃比abyfsは排ガスの空燃比が大きくなる(リーンになる)ほど大きくなる。
The air-
エンジンECU73は、これらのセンサ等から取得される信号及びPMECU70からの指令に基づいて「スロットル弁アクチュエータ22a、燃料噴射弁23及び点火装置24(更には、図示しない可変吸気弁制御装置)」に指示信号を送出することにより、機関20を制御するようになっている。なお、機関20には図示しないカムポジションセンサが設けられている。エンジンECU73は、機関回転速度センサ94及びカムポジションセンサからの信号に基いて、特定の気筒の吸気上死点を基準とした機関20のクランク角度(絶対クランク角)を取得するようになっている。
The
(作動:駆動制御)
次に、ハイブリッド車両10の作動について説明する。なお、以下に述べる処理は「PMECU70のCPU及びエンジンECU73のCPU」により実行される。但し、以下においては、記載を簡素化するため、PMECU70のCPUを「PM」と表記し、且つ、エンジンECU73のCPUを「EG」と表記する。
(Operation: Drive control)
Next, the operation of the
PM及びEGは互いに協調しながら、第1発電電動機MG1、第2発電電動機MG2及び機関20の運転を制御してハイブリッド車両10を走行させる。後述するように、機関20の始動条件(運転開始条件)及び運転停止条件を可変とする点を除き、これらの制御は、例えば、特開2009−126450号公報(米国公開特許番号 US2010/0241297)、及び、特開平9−308012号公報(米国出願日1997年3月10日の米国特許第6,131,680号)等に詳細に記載されている。これらは、参照することにより本願明細書に組み込まれる。
PM and EG operate the
PMは、シフトポジションが走行ポジションにある場合、所定時間が経過する毎に図2にフローチャートにより示した「駆動制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、PMは図2のステップ200から処理を開始し、以下に述べるステップ205乃至ステップ220の処理を順に行う。
When the shift position is at the travel position, the PM executes the “drive control routine” shown by the flowchart in FIG. 2 every time a predetermined time elapses. Therefore, at an appropriate timing, the PM starts processing from
ステップ205:PMは、アクセル操作量APと車速SPDとに基づいてリングギア要求トルクTr*を取得する。更に、PMは、リングギア要求トルクTr*に基づいてユーザ要求出力Pr*を決定する。 Step 205: The PM acquires the ring gear required torque Tr * based on the accelerator operation amount AP and the vehicle speed SPD. Furthermore, PM determines the user request output Pr * based on the ring gear request torque Tr *.
より具体的に述べると、駆動軸53に作用するトルク(駆動軸トルク)とリングギア34の回転軸に作用するトルクとは比例関係にある。従って、ユーザがハイブリッド車両10の走行のために要求しているユーザ要求トルクTu*とリングギア要求トルクTr*とは比例関係にある。
More specifically, the torque acting on the drive shaft 53 (drive shaft torque) and the torque acting on the rotating shaft of the
そこで、PMECU70は、図3に示した「アクセル操作量AP及び車速SPDと、ユーザ要求トルクTu*と、の間の関係」を「アクセル操作量AP及び車速SPDと、リングギア要求トルクTr*と、の間の関係」に変換したテーブルをトルクマップMapTr*(AP,SPD)としてROM内に記憶している。そして、PMは、そのトルクマップMapTr*(AP,SPD)に現時点の「アクセル操作量AP及び車速SPD」を適用することにより、リングギア要求トルクTr*を取得する。このように、ユーザ要求トルクTu*はユーザのアクセル操作量APに応じて定まる「駆動軸53に要求されるトルク(車両要求駆動力)」である。また、リングギア要求トルクTr*もユーザのアクセル操作量APに応じて定まる要求トルクであって、ユーザ要求トルクと言うこともできる。
Therefore, the
一方、駆動軸53に要求されている出力(パワー)は、ユーザ要求トルクTu*と実際の車速SPDとの積(Tu*・SPD)に等しい。この積(Tu*・SPD)はリングギア要求トルクTr*とリングギア34の回転速度Nrとの積(Tr*・Nr)に等しい。従って、以下、積(Tr*・Nr)を「ユーザ要求出力Pr*」と称呼する。即ち、ユーザ要求出力Pr*は、ユーザ要求トルクTu*に基づいて決定される出力である。
On the other hand, the output (power) required for the
ステップ210:PMは、残容量SOCに基づいてバッテリ充電要求出力Pb*を取得する。バッテリ充電要求出力Pb*は、残容量SOCを所定の残容量中心値SOCcent近傍に維持するためにバッテリ64を充電すべき電力又はバッテリ64から放電すべき電力に応じた値である。
Step 210: The PM acquires a battery charge request output Pb * based on the remaining capacity SOC. The battery charge request output Pb * is a value corresponding to the power to charge the
ステップ215:PMは、ユーザ要求出力Pr*とバッテリ充電要求出力Pb*との和に損失Plossを加えた値(Pr*+Pb*+Ploss)を機関要求出力Pe*として取得する。機関要求出力Pe*は機関20に要求される出力である。
Step 215: The PM obtains a value (Pr * + Pb * + Ploss) obtained by adding the loss Ploss to the sum of the user request output Pr * and the battery charge request output Pb * as the engine request output Pe *. The engine required output Pe * is an output required for the
ステップ220:PMは、機関20の運転の運転が停止しているか否か(機関運転停止中であるか否か)を判定する。
Step 220: The PM determines whether the operation of the
(ケース1:機関20の運転が停止している場合)
いま、機関20の運転が停止していると仮定する。この場合、PMはステップ220にて「Yes」と判定してステップ225に進み、機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonthよりも大きいか否かを判定する。
(Case 1: When the operation of the
Now, it is assumed that the operation of the
機関始動閾値Peonthは一定値である。但し、PMはアクセルペダル・オン時間Taconに基づいて機関始動閾値Peonthを算出してもよい。より具体的に述べると、PMECU70は、図4に示した「アクセルペダル・オン時間Taconと、機関始動閾値Peonthと、の関係を規定したルックアップテーブルMapPeonth(Tacon)」をROM内に記憶していてもよい。アクセルペダル・オン時間Taconは、アクセルペダルが踏み込まれている状態、即ち、アクセル操作量APが「0(ゼロ)」ではない状態の継続時間である。PMは、アクセルペダル・オン時間Taconを図示しないルーチンにより別途取得する。
The engine start threshold value Peonth is a constant value. However, PM may calculate the engine start threshold value Peonth based on the accelerator pedal on-time Tacon. More specifically, the
そして、PMは、アクセルペダル・オン時間Taconを図4に示したテーブルMapPeonth(Tacon)に適用することにより機関始動閾値Peonthを取得する。このテーブルMapPeonth(Tacon)によれば、機関始動閾値Peonthは、アクセルペダル・オン時間Taconが短いほど大きくなるように決定される。換言すると、機関始動閾値Peonthは、アクセルペダル・オン時間Taconが長いほど小さくなるように決定される。 Then, the PM acquires the engine start threshold value Peonth by applying the accelerator pedal on-time Tacon to the table MapPeonth (Tacon) shown in FIG. According to this table MapPeonth (Tacon), the engine start threshold value Peonth is determined so as to increase as the accelerator pedal on-time Tacon decreases. In other words, the engine start threshold value Peonth is determined so as to become smaller as the accelerator pedal on-time Tacon is longer.
機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonthよりも大きい場合、PMはステップ225にて「Yes」と判定してステップ230に進み、機関20の運転を開始する指示(始動指示)をエンジンECU73に送信する。エンジンECU73はこの指示に基づいて機関20を始動させる。従って、機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonthよりも大きいとの条件は機関始動条件である。その後、PMは、以下に述べるステップ235乃至ステップ260の処理を順に行い、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
If the engine required output Pe * is larger than the engine start threshold value Peonth, the PM determines “Yes” in
ステップ235:PMは、機関要求出力Pe*と等しい出力が機関20から出力され、且つ、機関20の運転効率が最良となるように機関20を運転する。即ち、PMは、機関要求出力Pe*に応じた最適機関動作点に基づいて目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*を決定する。
Step 235: The PM operates the
より具体的に述べると、ある出力をクランクシャフト25から出力させたとき機関20の運転効率(燃費)が最良となる機関動作点が各出力毎に最適機関動作点として実験等により予め求められている。これらの最適機関動作点を、機関出力トルクTeと機関回転速度Neとによって規定されるグラフ上にプロットし、更に、これらのプロットを結ぶことによって形成されるラインが最適機関動作ラインとして求められる。このようにして求められる最適機関動作ラインが図5に実線Loptにより示されている。図5において、破線により示されている複数のラインC0〜C5のそれぞれは、同じ出力をクランクシャフト25から出力させることができる機関動作点を結んだライン(等出力ライン)である。
More specifically, an engine operating point at which the operating efficiency (fuel consumption) of the
PMは、機関要求出力Pe*と等しい出力が得られる最適機関動作点を検索し、その検索された最適動作点に対応する「機関出力トルクTe及び機関回転速度Ne」を「目標機関出力トルクTe*及び目標機関回転速度Ne*」のそれぞれとして決定する。例えば、機関要求出力Pe*が図5のラインC2に対応する出力と等しい場合、ラインC2と実線Loptとの交点P1に対する機関出力トルクTe1が目標機関出力トルクTe*として決定され、交点P1に対する機関回転速度Ne1が目標機関回転速度Ne*として決定される。 The PM searches for an optimal engine operating point at which an output equal to the engine required output Pe * is obtained, and the “engine output torque Te and engine rotational speed Ne” corresponding to the searched optimal operating point is set to “target engine output torque Te”. * And target engine speed Ne * ". For example, when the engine required output Pe * is equal to the output corresponding to the line C2 in FIG. 5, the engine output torque Te1 for the intersection P1 between the line C2 and the solid line Lopt is determined as the target engine output torque Te *, and the engine for the intersection P1 The rotational speed Ne1 is determined as the target engine rotational speed Ne *.
ステップ240:PMは、下記(1)式に、リングギア34の回転速度Nrとして「回転速度Nrと等しい第2MG回転速度Nm2」を代入するとともに、機関回転速度Neとして目標機関回転速度Ne*を代入することにより、「サンギア32の目標回転速度Ns*と等しいMG1目標回転速度Nm1*」を算出する。
Ns=Nr−(Nr−Ne)・(1+ρ)/ρ …(1)
(Nm1*=Nm2−(Nm2−Ne*)・(1+ρ)/ρ)
Step 240: The PM substitutes “second MG rotation speed Nm2 equal to the rotation speed Nr” as the rotation speed Nr of the
Ns = Nr− (Nr−Ne) · (1 + ρ) / ρ (1)
(Nm1 * = Nm2- (Nm2-Ne *) · (1 + ρ) / ρ)
上記(1)式において、「ρ」は下記の(2)式により定義される値である。即ち、「ρ」は、リングギア34の歯数に対するサンギア32の歯数である。
ρ=(サンギア32の歯数/リングギア34の歯数) …(2)
In the above equation (1), “ρ” is a value defined by the following equation (2). That is, “ρ” is the number of teeth of the
ρ = (number of teeth of
ここで、上記(1)式の根拠について簡単に説明する。遊星歯車装置31における各ギアの回転速度の関係は図6に示した周知の共線図により表される。共線図に示される直線は動作共線Lと称呼される。この共線図から理解されるように、リングギア34の回転速度Nrとサンギア32の回転速度Nsとの差(Nr−Ns)に対する機関回転速度Neとサンギア32の回転速度Nsとの差(Ne−Ns)の比(=(Ne−Ns)/(Nr−Ns))は、値(1+ρ)に対する1の比(=1/(1+ρ))に等しい。この比例関係に基づいて上記(1)式が導かれる。
Here, the basis of the equation (1) will be briefly described. The relationship between the rotational speeds of the respective gears in the
更に、PMは図2のステップ240にて、下記(3)式に従って第1発電電動機MG1に出力させるべきトルクであるMG1指令トルクTm1*を算出する。(3)式において、値PID(Nm1*−Nm1)は「MG1目標回転速度Nm1*と第1発電電動機MG1の実際の回転速度Nm1」との差に応じたフィードバック量である。即ち、値PID(Nm1*−Nm1)は、実際の回転速度Nm1をMG1目標回転速度Nm1*に一致させるためのフィードバック量である。
Tm1*=Te*・(ρ/(1+ρ))+PID(Nm1*−Nm1) …(3)
Further, PM calculates MG1 command torque Tm1 * which is torque to be output to first generator motor MG1 according to the following equation (3) in
Tm1 * = Te *. (Ρ / (1 + ρ)) + PID (Nm1 * −Nm1) (3)
ここで、上記(3)式の根拠について説明する。クランクシャフト25に目標機関出力トルクTe*と等しいトルクが発生させられている場合(即ち、機関出力トルクがTe*である場合)、この機関出力トルクTe*は遊星歯車装置31によりトルク変換される。その結果、機関出力トルクTe*は、サンギア32の回転軸に下記(4)式により表されるトルクTesとなって作用し、リングギア34の回転軸に下記(5)式により表されるトルクTerとなって作用する。
Tes=Te*・(ρ/(1+ρ)) …(4)
Ter=Te*・(1/(1+ρ)) …(5)
Here, the basis of the above equation (3) will be described. When a torque equal to the target engine output torque Te * is generated on the crankshaft 25 (that is, when the engine output torque is Te *), the engine output torque Te * is torque-converted by the
Tes = Te * · (ρ / (1 + ρ)) (4)
Ter = Te * · (1 / (1 + ρ)) (5)
動作共線が安定であるためには動作共線の力の釣り合いをとればよい。従って、図6に示したように、サンギア32の回転軸には上記(4)式により求められるトルクTesと大きさが同じで向きが反対のトルクTm1を作用させ、且つ、リングギア34の回転軸には下記の(6)式により表されるトルクTm2を作用させればよい。即ち、トルクTm2は、リングギア要求トルクTr*に対するトルクTerの不足分と等しい。このトルクTm2が、後述する図2のステップ245にてMG2指令トルクTm2*として採用される。
Tm2=Tr*−Ter …(6)
In order for the operation collinearity to be stable, the force of the operation collinearity should be balanced. Therefore, as shown in FIG. 6, the torque Tm1 having the same magnitude and the opposite direction as the torque Tes obtained by the above equation (4) is applied to the rotation shaft of the
Tm2 = Tr * −Ter (6)
一方、サンギア32が目標回転速度Ns*にて回転すれば(即ち、第1発電電動機MG1の実際の回転速度Nm1がMG1目標回転速度Nm1*に一致すれば)、機関回転速度Neは目標機関回転速度Ne*に一致する。以上から、MG1指令トルクTm1*は上記(3)式により求められる。
On the other hand, if the
ステップ245:PMは、上記(5)式及び上記(6)式に従って、第2発電電動機MG2に出力させるべきトルクであるMG2指令トルクTm2*を算出する。なお、PMは、下記の(7)式に基づいて、MG2指令トルクTm2*を決定してもよい。
Tm2*=Tr*−Tm1*/ρ …(7)
Step 245: The PM calculates an MG2 command torque Tm2 *, which is a torque to be output to the second generator motor MG2, according to the above equations (5) and (6). PM may determine the MG2 command torque Tm2 * based on the following equation (7).
Tm2 * = Tr * −Tm1 * / ρ (7)
ステップ250:PMは、機関20が最適機関動作点にて運転されるように(換言すると、機関出力トルクが目標機関出力トルクTe*となるように)、EGに指令信号を送出する。これにより、EGは、スロットル弁アクチュエータ22aによりスロットル弁22の開度を変更するとともに、それに応じて燃料噴射量を変更し、機関出力トルクTeが目標機関出力トルクTe*となるように機関20を制御する。
Step 250: The PM sends a command signal to the EG so that the
ステップ255:PMは、MG1指令トルクTm1*をモータECU72に送信する。モータECU72は、第1発電電動機MG1の発生トルクがMG1指令トルクTm1*に一致するように第1インバータ61及び昇圧コンバータ63を制御する。
ステップ260:PMは、MG2指令トルクTm2*をモータECU72に送信する。モータECU72は、第2発電電動機MG2の発生トルクがMG2指令トルクTm2*に一致するように第2インバータ62及び昇圧コンバータ63を制御する。
Step 255: PM transmits MG1 command torque Tm1 * to
Step 260: PM transmits MG2 command torque Tm2 * to
以上の処理により、リングギア34にはリングギア要求トルクTr*と等しいトルクが機関20及び第2発電電動機MG2によって作用させられる。更に、残容量SOCが所定値SOCLothよりも小さい場合、機関20の発生する出力はバッテリ充電要求出力Pb*だけ増大させられる。従って、トルクTerは大きくなるので、上記(6)式から理解されるように、MG2指令トルクTm2*は小さくなる。その結果、第1発電電動機MG1が発電する電力のうち第2発電電動機MG2にて消費される電力が少なくなるので、第1発電電動機MG1が発電する余剰の電力(第2発電電動機MG2によって消費されない電力)によってバッテリ64が充電される。
With the above processing, a torque equal to the ring gear required torque Tr * is applied to the
これに対し、PMがステップ225の処理を実行する時点において、機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonth以下であると、PMはそのステップ225にて「No」と判定してステップ265に進み、MG1指令トルクTm1*を「0」に設定する。次いで、PMはステップ270に進んでMG2指令トルクTM2*にリングギア要求トルクTr*を設定する。その後、PMは前述したステップ255及びステップ260の処理を実行する。この結果、機関20は始動されず(運転停止状態を維持し)、且つ、ユーザ要求トルクTu*は第2発電電動機MG2の発生するトルクのみによって満足される。
On the other hand, if the engine required output Pe * is equal to or less than the engine start threshold value Peonth at the time when the PM executes the process of
(ケース2:機関20の運転が停止していない場合)
いま、機関20が運転中であると仮定する。この場合、PMはステップ220にて「No」と判定してステップ275に進み、機関停止閾値Peoffthを算出する。より具体的に述べると、PMECU70は、図7に示した「車速SPDと機関停止閾値Peoffthとの関係を規定したルックアップテーブルMapPeoffth(SPD)」をROM内に記憶している。
(Case 2: When the operation of the
Assume that the
PMは、実際の車速SPDを図7に示したテーブルMapPeoffth(SPD)に適用することにより機関停止閾値Peoffthを取得する。このテーブルMapPeoffth(SPD)によれば、機関停止閾値Peoffthは、車速SPDが高いほど小さくなるように決定される。なお、機関停止閾値Peoffthは車速SPDに依らず一定値であってもよい。 PM obtains the engine stop threshold value Peoffth by applying the actual vehicle speed SPD to the table MapPeoffth (SPD) shown in FIG. According to this table MapPeoffth (SPD), the engine stop threshold value Peoffth is determined so as to decrease as the vehicle speed SPD increases. The engine stop threshold value Peoffth may be a constant value regardless of the vehicle speed SPD.
次に、PMは図2のステップ280に進み、機関要求出力Pe*が「ステップ275にて決定された機関停止閾値Peoffth」よりも小さいか否かを判定する。
Next, the PM proceeds to step 280 in FIG. 2 and determines whether or not the engine request output Pe * is smaller than “the engine stop threshold value Peoffth determined in
(ケース2−1:機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffth以上である場合)
この場合、PMはステップ280にて「No」と判定し、ステップ235乃至ステップ260の処理を順に行う。この結果、機関20の運転が継続され、且つ、ユーザ要求出力Pr*は機関20及び第2発電電動機MG2の発生するトルクにより満足される。
(Case 2-1: When engine request output Pe * is equal to or greater than engine stop threshold value Peoffth)
In this case, the PM makes a “No” determination at
(ケース2−2:機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さい場合)
この場合、PMはステップ280にて「Yes」と判定してステップ285に進み、機関停止許可時間Teonthを算出する。
(Case 2-2: When the engine request output Pe * is smaller than the engine stop threshold value Peoffth)
In this case, PM determines “Yes” at
より具体的に述べると、PMECU70は、図8に示した「車速SPDと機関停止許可時間Teonthとの関係を規定したルックアップテーブルMapTeonth(SPD)」をROM内に記憶している。PMは、実際の車速SPDをそのテーブルMapTeonth(SPD)に適用することにより機関停止許可時間Teonthを取得する。このテーブルMapTeonth(SPD)によれば、機関停止許可時間Teonthは、車速SPDが高いほど長くなるように決定される。なお、機関停止許可時間Teonthは車速SPDに依らず一定値であってもよい。
More specifically, the
次に、PMは図2のステップ290に進み、機関運転継続時間Teonが機関停止許可時間Teonthよりも長いか否かを判定する。機関運転継続時間Teonは、機関20の運転継続時間(機関20が始動されてから運転を継続している時間)である。PMは、機関運転継続時間Teonを図示しないルーチンにより別途取得している。
Next, the PM proceeds to step 290 in FIG. 2 and determines whether or not the engine operation continuation time Teon is longer than the engine stop permission time Teonth. The engine operation continuation time Teon is an operation continuation time of the engine 20 (a time during which the operation is continued after the
機関運転継続時間Teonが機関停止許可時間Teonthよりも短い場合、PMはステップ290にて「No」と判定してステップ285に進み、機関要求出力Pe*に負荷運転をさせるための所定出力PeCを設定する。所定出力PeCは、機関20が自立運転(アイドリング運転)を行うために必要な出力よりも大きい出力(即ち、0kwよりも大きい出力であり、機関20が仕事を行う出力)である。
When the engine operation continuation time Teon is shorter than the engine stop permission time Teonth, the PM determines “No” in
本例において、所定出力PeCは、機関停止許可時間Teonthに基づいて定められる。より具体的に述べると、PMECU70は、図9に示した「機関停止許可時間Teonthと所定出力PeCとの関係を規定したルックアップテーブルMapPe*(Teonth)」をROM内に記憶している。PMは、ステップ285にて算出された機関停止許可時間TeonthをそのテーブルMapPe*(Teonth)に適用することにより所定出力PeCを取得する。このテーブルMapPe*(Teonth)によれば、所定出力PeCは、機関停止許可時間Teonthが長いほど大きくなるように設定される。換言すると、所定出力PeCは、車速SPDが高いほど大きくなるように設定される。なお、所定出力PeCは、ステップ215にて決定される機関要求出力Pe*よりも大きいことが望ましい。
In this example, the predetermined output PeC is determined based on the engine stop permission time Teonth. More specifically, the
その後、PMは、図2のステップ235乃至ステップ260の処理を順に行い、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、機関20は仕事を行うように負荷運転される。換言すると、機関20の出力により第1発電電動機MG1を駆動して第1発電電動機MG1によって発電し、その発電された電力によりバッテリ64が充電されるように、機関20の運転が継続される。
Thereafter, the PM sequentially performs the processing from
この状態が継続すると、機関運転継続時間Teonが機関停止許可時間Teonth以上となる。この場合、PMはステップ290に進んだとき、そのステップ290にて「Yes」と判定してステップ292に進み、機関20の運転を停止する指示(運転停止指示)をエンジンECU73に送信する。エンジンECU73はこの指示に基づいて機関20の運転を停止する。その後、PMは、ステップ265、ステップ270、ステップ255及びステップ260の処理を行い、ステップ295に進んで本ルーチンを一旦終了する。
If this state continues, the engine operation continuation time Teon becomes equal to or longer than the engine stop permission time Teonth. In this case, when the PM proceeds to step 290, it determines “Yes” at
この結果、機関20の運転が停止され、且つ、ユーザ要求トルクTu*は第2発電電動機MG2の発生するトルクのみによって満足される。
As a result, the operation of the
以上、説明したように、本発明の実施形態に係るハイブリッド車両10は、
内燃機関20と、
電動機(第2発電電動機MG2)と、
前記電動機を駆動する電力を同電動機に供給可能な蓄電装置(バッテリ64)と、
前記蓄電装置を充電する電力を前記機関20の出力を用いて発生可能な発電機(第1発電電動機MG1)と、
車両の駆動軸53と前記機関20とをトルク伝達可能に連結するとともに同駆動軸53と前記電動機(第2発電電動機MG2)とをトルク伝達可能に連結する動力伝達機構(30、50)と、
制御装置(PMECU70、モータECU72及びエンジンECU73等)と、
を備える。
As described above, the
An
An electric motor (second generator motor MG2);
A power storage device (battery 64) capable of supplying electric power for driving the motor to the motor;
A generator (first generator motor MG1) capable of generating electric power for charging the power storage device using the output of the
A power transmission mechanism (30, 50) for connecting the
A control device (
Is provided.
(1)前記制御装置は、機関20の運転停止中にユーザのアクセル操作量APに応じて定まる機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonthよりも大きくなった場合に機関20の運転を開始し(図2のステップ225及びステップ230を参照。)、且つ、機関20の運転中に機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さくなった場合に機関20の運転を停止する(図2のステップ280及びステップ292を参照。)。即ち、前記制御装置は機関の間欠運転を実行する。
(2)更に、前記制御装置は、「アクセル操作量APに応じて定まる駆動軸53に要求されるトルク(即ち、ユーザ要求出力Pr*)に等しいトルク」を機関20の出力トルクと電動機(第2発電電動機MG2)の出力トルクとを制御することにより駆動軸53に作用させる(図2のステップ205乃至ステップ215、ステップ235乃至ステップ260、ステップ265及びステップ270を参照。)。
(1) The control device starts the operation of the
(2) Further, the control device sets the output torque of the
加えて、前記制御装置は、機関20の運転中に機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さくなった場合であっても(図2のステップ280での「Yes」との判定を参照。)、機関20が運転されている状態の継続時間(即ち、機関運転継続時間Teon)が機関停止許可時間Teonthよりも長くなる時点まで機関20の運転を停止することなく機関20を負荷運転し、それにより発電機(第1発電電動機MG1)から蓄電装置(バッテリ64)を充電する電力を発生させる(図2のステップ285、ステップ290及びステップ285を参照。)。そして、前記制御装置は、ある時点において、機関20の運転中に機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さいという条件と、その時点での機関運転継続時間Teonが機関停止許可時間Teonthよりも長いという条件と、が共に成立したとき機関の運転を停止する(図2のステップ280での「Yes」との判定、ステップ290での「Yes」との判定、及び、ステップ292を参照。)。
In addition, even when the engine required output Pe * becomes smaller than the engine stop threshold value Peoffth during operation of the engine 20 (see the determination of “Yes” in
従って、機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さくなったときに直ちに機関20の運転を停止させないので、機関20の停止及び始動の頻度を低減することができる。よって、ハイブリッド車両の燃費を向上することができる。更に、機関20の運転が一旦開始された後においては、機関20の運転中に機関要求出力Pe*が機関停止閾値Peoffthよりも小さくなった場合であっても、機関運転継続時間が機関停止許可時間よりも長くなる時点までは機関20が負荷運転される。その結果、機関20の燃料消費量に対する機関20の仕事量(機関の効率)を、機関20の停止及び始動を行う場合よりも高めることができる。この結果、ハイブリッド車両10の燃費を更に向上することができる。
Therefore, since the operation of the
更に、前記制御装置は、機関停止閾値Peoffthを、車速SPDが高いほど小さくなるように決定する(図2のステップ275及び図7を参照。)。従って、機関20の運転に起因する振動及び騒音が顕著になる低車速走行時ほど機関20の運転を停止する頻度を高めることができる。よって、ユーザが振動及び騒音を体感する頻度を低減することができる。
Further, the control device determines the engine stop threshold value Peoffth so as to decrease as the vehicle speed SPD increases (see
更に、前記制御装置は、前記機関停止許可時間Teonthを、ハイブリッド車両10の車速SPDが高いほど長くなる時間に設定するように構成されている(図2のステップ285及び図8を参照。)。
Further, the control device is configured to set the engine stop permission time Teonth to a time that becomes longer as the vehicle speed SPD of the
これによれば、高車SPDが高くなるほど機関20をより長く運転できるので、ユーザに振動及び騒音を体感させることなく、機関20のエネルギーを効果的に回収することができる。更に、一般に、車速SPDが高いほど機関20を負荷運転させた際のエネルギー損失が小さいので、機関20のエネルギーを効果的に回収することができる。
According to this, since the
ところで、機関20を負荷運転する際の機関20の出力PeCを大きく設定すると、それに伴って目標機関回転速度Ne*が高くなる。よって、出力PeCを大きく設定すると、機関回転速度Neを目標機関回転速度Ne*にまで短時間内に上昇させる必要が生じるので、機関停止許可時間Teonthが短い場合には機関20の負荷運転によって回収できるエネルギーに対して機関回転速度Neを上昇させるための慣性損失が大きくなる。これに対し、機関停止許可時間Teonthが長い場合には、機関20の負荷運転時の効率が高くなるように出力PeCを大きく設定することが好ましい。
By the way, if the output PeC of the
そこで、前記制御装置は、機関20を負荷運転する際の機関20の出力PeCが機関停止許可時間Teonthが長いほど大きくなるように、機関20を負荷運転するように構成されている(図2のステップ285及び図9を参照。)。これによれば、より効率良く機関20を負荷運転することができるので、ハイブリッド車両10の燃費をより向上することができる。
Therefore, the control device is configured to perform the load operation of the
更に、前記制御装置は、機関20の運転停止中において、アクセルペダル・オン時間Taconが短いほど機関始動閾値Peonthが大きくなるように機関始動閾値Peonthを決定している。これによれば、機関20の運転停止中にユーザが短時間だけアクセル操作量APを僅かに増大させた際には機関要求出力Pe*が機関始動閾値Peonthを超えないので、機関20の無駄な始動を回避することができる。一方、機関20の運転停止中にユーザがアクセル操作量APを比較的大きくした場合、或いは、継続的にアクセル操作量APをゼロでない値に維持した場合には機関20が始動されるので、ユーザの加速要求を満足するように機関20の運転を開始することができる。
Further, the control device determines the engine start threshold value Peonth so that the engine start threshold value Peonth becomes larger as the accelerator pedal on time Tacon is shorter while the operation of the
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、ハイブリッド車両10の動力伝達構成は上記実施形態形態に限定されることはない。即ち、電動機及び機関を用いてハイブリッド車両の駆動力を発生させるとともに機関を間欠運転できる構成を備えるとともに、電動機へと電力を供給する蓄電装置を機関の運転により充電することができる構成を備えたハイブリッド車両であれば、本発明を適用することができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the power transmission configuration of the
10…ハイブリッド車両、20…内燃機関、22…スロットル弁、22a…スロットル弁アクチュエータ、25…クランクシャフト、30…動力分配機構、31…遊星歯車装置、50…駆動力伝達機構、52…ディファレンシャルギア、53…駆動軸、63…昇圧コンバータ、64…バッテリ(蓄電装置)、83…アクセル操作量センサ、85…車速センサ、94…機関回転速度センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
電動機と、
前記電動機を駆動する電力を同電動機に供給可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置を充電する電力を前記機関の出力を用いて発生可能な発電機と、
車両の駆動軸と前記機関とをトルク伝達可能に連結するとともに同駆動軸と前記電動機とをトルク伝達可能に連結する動力伝達機構と、
前記機関の運転停止中にユーザのアクセル操作量に応じて定まる機関要求出力が機関始動閾値よりも大きくなった場合に前記機関の運転を開始し且つ前記機関の運転中に前記機関要求出力が機関停止閾値よりも小さくなった場合に前記機関の運転を停止する、間欠運転を実行しながら、前記ユーザのアクセル操作量に応じて定まる前記駆動軸に要求されるトルクであるユーザ要求トルクに等しいトルクを前記機関の出力トルクと前記電動機の出力トルクとを制御することにより同駆動軸に作用させる制御装置と、
を含むハイブリッド車両において、
前記制御装置は、
前記機関の運転中に前記機関要求出力が機関停止閾値よりも小さくなった場合であっても前記機関が運転されている状態の継続時間が機関停止許可時間よりも長くなる時点まで前記機関の運転を停止することなく前記機関を負荷運転することにより前記発電機から前記蓄電装置を充電する電力を発生させるように構成されたハイブリッド車両。 An internal combustion engine;
An electric motor,
A power storage device capable of supplying electric power for driving the motor to the motor;
A generator capable of generating electric power for charging the power storage device using the output of the engine;
A power transmission mechanism that connects the drive shaft of the vehicle and the engine so as to transmit torque and connects the drive shaft and the electric motor so as to transmit torque;
When the engine demand output determined according to the amount of accelerator operation by the user during the engine stoppage is larger than the engine start threshold, the engine operation is started and the engine demand output is Torque equal to the user request torque, which is the torque required for the drive shaft determined according to the amount of accelerator operation by the user, while performing intermittent operation to stop the operation of the engine when it becomes smaller than the stop threshold A control device that acts on the drive shaft by controlling the output torque of the engine and the output torque of the electric motor,
In a hybrid vehicle including
The controller is
Even when the engine required output becomes smaller than the engine stop threshold during operation of the engine, the operation of the engine is continued until the time when the engine is operating is longer than the engine stop permission time. A hybrid vehicle configured to generate electric power for charging the power storage device from the generator by performing a load operation on the engine without stopping the engine.
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