JP2013244786A - Hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle.
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第1モータジェネレータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータジェネレータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続された動力分割機構と、第1モータジェネレータの回転軸をロック可能なロック機構と、駆動軸に回転軸が接続された第2モータジェネレータと、第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、アクセル開度に応じた目標駆動トルクと駆動軸の回転数とからなる運転動作点に応じて、ロック機構によって第1モータジェネレータの回転軸をロックしない無段変速比モードとロック機構によって第1モータジェネレータの回転軸をロックする固定変速比モードとの切替処理を行なうものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、上述の切替処理を行なった後に、次の切替処理を所定時間禁止することにより、変速比モードの切替ビジーの発生を低減している。 Conventionally, in this type of hybrid vehicle, a ring gear, a carrier, and a sun gear are connected to an engine, a first motor generator, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the engine, and a rotation shaft of the first motor generator. The power split mechanism, the lock mechanism capable of locking the rotation shaft of the first motor generator, the second motor generator whose rotation shaft is connected to the drive shaft, and the first motor generator and the second motor generator exchange power. A continuously variable gear ratio mode in which the rotation shaft of the first motor generator is not locked by the lock mechanism in accordance with the driving operation point consisting of the target drive torque according to the accelerator opening and the rotation speed of the drive shaft. Switching process to the fixed gear ratio mode in which the rotation shaft of the first motor generator is locked by the lock mechanism Those Nau has been proposed (e.g., see Patent Document 1). In this hybrid vehicle, after the above-described switching process is performed, the next switching process is prohibited for a predetermined period of time, thereby reducing the occurrence of gear ratio mode switching busy.
上述のハード構成で、エンジンの稼働気筒数を変更可能な場合、車両全体のエネルギ効率の向上を図るために、第1モータジェネレータの回転軸をロックするか否かおよびエンジンの稼働気筒数をどのようにするかについては、重要な課題の一つとされている。例えば、固定変速比モードのときには、第1モータによる損失を低減することができるが、エンジンの運転ポイント(回転数,トルク)や稼働気筒数によっては車両全体のエネルギ効率が大きく低下してしまうおそれがある。 When the number of operating cylinders of the engine can be changed with the above-described hardware configuration, in order to improve the energy efficiency of the entire vehicle, whether or not to lock the rotating shaft of the first motor generator and which number of operating cylinders of the engine This is one of the important issues. For example, in the fixed gear ratio mode, the loss due to the first motor can be reduced, but the energy efficiency of the entire vehicle may be greatly reduced depending on the operating point (rotation speed, torque) of the engine and the number of operating cylinders. There is.
本発明のハイブリッド自動車は、車両全体のエネルギ効率の向上を図ること主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to improve the energy efficiency of the entire vehicle.
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明のハイブリッド自動車は、
稼働気筒数を変更可能なエンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに接続されたプラネタリギヤと、前記第1モータの回転軸をロック可能なロック機構と、前記駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりが可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記ロック機構による前記第1モータの回転軸のロックである所定ロックが行なわれて又は行なわれず、前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータと前記ロック機構とを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記要求トルクを含む車両の状態と前記エンジンの稼働気筒数毎のエネルギ消費量とに基づいて、前記所定ロックを行なうか否かと前記エンジンの稼働気筒数とを決定する手段である、
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An engine capable of changing the number of operating cylinders, a first motor, a drive shaft coupled to an axle, a planetary gear connected to an output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and rotation of the first motor A hybrid vehicle comprising: a lock mechanism capable of locking a shaft; a second motor having a rotation shaft connected to the drive shaft; and a battery capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor. ,
The engine and the first motor are configured so that the engine is operated and a required torque is output to the drive shaft with or without performing a predetermined lock, which is a lock of the rotation shaft of the first motor, by the lock mechanism. Control means for controlling the second motor and the lock mechanism;
The control means is means for determining whether or not to perform the predetermined lock and the number of operating cylinders of the engine based on the state of the vehicle including the required torque and the energy consumption for each number of operating cylinders of the engine. is there,
This is the gist.
この本発明のハイブリッド自動車では、ロック機構による第1モータの回転軸のロックである所定ロックが行なわれて又は行なわれずエンジンが運転されて駆動軸に要求トルクが出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとロック機構とを制御するものにおいて、要求トルクを含む車両の状態とエンジンの稼働気筒数毎のエネルギ消費量とに基づいて、所定ロックを行なうか否かとエンジンの稼働気筒数とを決定する。これにより、車両全体のエネルギ効率の向上を図ることができる。 In the hybrid vehicle of the present invention, the engine and the first motor are operated such that the engine is operated and the required torque is output to the drive shaft with or without the predetermined lock, which is the lock of the rotary shaft of the first motor, by the lock mechanism. And controlling the second motor and the lock mechanism, whether or not to perform predetermined locking based on the state of the vehicle including the required torque and the energy consumption for each number of operating cylinders of the engine, and the number of operating cylinders of the engine, To decide. Thereby, the energy efficiency of the whole vehicle can be improved.
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定ロックを行ない且つ前記エンジンの稼働気筒数を第1値とする第1モードで前記エンジンが第1許容範囲内で運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第1制御を実行できると共に、前記所定ロックを行ない且つ前記エンジンの稼働気筒数を第2値とする第2モードで前記エンジンが第2許容範囲内で運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第2制御を実行できるときにおいて、前記第1制御でのエネルギ消費量である第1エネルギ消費量が前記第2制御でのエネルギ消費量である第2エネルギ消費量以下のときには前記第1制御を実行し、前記第1エネルギ消費量が前記第2エネルギ消費量より大きいときには前記第2制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、第1モータによる損失を低減することができると共に、エネルギ消費をより抑制することができる。ここで、「第1許容範囲」は、エンジンの稼働気筒数を第1値として効率よく運転することができるエンジンの回転数とトルクとの関係を定めた第1動作ラインを含む範囲(第1動作ラインから見て高トルク側のライン,低トルク側のラインに挟まれた範囲)である、ものとすることもできる。「第2許容範囲」は、エンジンの稼働気筒数を第2値として効率よく運転することができるエンジンの回転数とトルクとの関係を定めた第2動作ラインを含む範囲(第2動作ラインから見て高トルク側のライン,低トルク側のラインに挟まれた範囲)である、ものとすることもできる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the control means performs the predetermined lock and the drive shaft while the engine is operated within a first allowable range in a first mode in which the number of operating cylinders of the engine is a first value. In the second mode, the engine is within a second allowable range in a second mode in which the predetermined control is performed so that the required torque is output at the same time, the predetermined lock is performed, and the number of operating cylinders of the engine is a second value. When the second control for controlling the drive shaft to output the required torque can be executed while being operated, the first energy consumption, which is the energy consumption in the first control, is the energy in the second control. The first control is executed when the energy consumption is equal to or less than the second energy consumption amount, and the first energy consumption amount is greater than the second energy consumption amount. Is a means for executing the second control, it may be a thing to. In this way, loss due to the first motor can be reduced and energy consumption can be further suppressed. Here, the “first permissible range” is a range including a first operation line that defines the relationship between the engine speed and the torque that can be efficiently operated with the number of operating cylinders of the engine as the first value (the first value). It is also possible that the range is between the high torque side line and the low torque side line as viewed from the operation line. The “second allowable range” is a range including a second operation line that defines the relationship between the engine speed and the torque that can be efficiently operated with the number of operating cylinders of the engine as the second value (from the second operation line). It is also possible that the range is between the high torque side line and the low torque side line.
この第1制御も第2制御も実行できるときに第1エネルギ消費量と第2エネルギ消費量との大小関係に応じて第1制御または第2制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記第1制御を実行できるが前記第2制御を実行できないときには前記第1制御を実行し、前記第1制御を実行できないが前記第2制御を実行できるときには前記第2制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、第1モータによる損失を低減することができる。 In the hybrid vehicle of the present invention in which the first control or the second control is executed according to the magnitude relationship between the first energy consumption and the second energy consumption when both the first control and the second control can be executed. The control means executes the first control when the first control can be executed but the second control cannot be executed, and the second control is executed when the first control cannot be executed but the second control can be executed. It can also be a means of performing. In this way, loss due to the first motor can be reduced.
また、第1制御も第2制御も実行できるときに第1エネルギ消費量と第2エネルギ消費量との大小関係に応じて第1制御または第2制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記第1制御も前記第2制御も実行できないときにおいて、前記所定ロックを行なわずに前記エンジンの稼働気筒数を前記第1値とする第3モードで前記エンジンが第1動作ラインの運転ポイントで運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第3制御でのエネルギ消費量である第3エネルギ消費量が、前記所定ロックを行なわずに前記エンジンの稼働気筒数を前記第2値とする第4モードで前記エンジンが第2動作ラインの運転ポイントで運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第4制御でのエネルギ消費量である第4エネルギ消費量以下のときには、前記第3制御を実行し、前記第3エネルギ消費量が前記第4エネルギ消費量より大きいときには、前記第4制御を実行する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、エネルギ消費を抑制することができる。この態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記第3エネルギ消費量は、前記要求トルクと前記駆動軸の回転数との積としての走行用パワーを前記エンジンの稼働気筒数が前記第1値のときのエンジン効率がよくなる方向に補正して得られるパワーと前記第1動作ラインとの交点の運転ポイントで、前記エンジンの稼働気筒数を前記第1値として運転するときのエネルギ消費量であり、前記第4エネルギ消費量は、前記走行用パワーを前記エンジンの稼働気筒数が前記第2値のときのエンジン効率がよくなる方向に補正して得られるパワーと前記第2動作ラインとの交点の運転ポイントで、前記エンジンの稼働気筒数を前記第2値として運転するときのエネルギ消費量である、ものとすることもできる。また、この態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記第3エネルギ消費量は、前記第3制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量であり、前記第4エネルギ消費量は、前記第4制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量である、ものとすることもできる。 In the hybrid vehicle of the present invention in which the first control or the second control is executed according to the magnitude relationship between the first energy consumption amount and the second energy consumption amount when both the first control and the second control can be executed. When the control means cannot execute the first control or the second control, the engine is in the third mode in which the number of operating cylinders of the engine is set to the first value without performing the predetermined lock. The third energy consumption amount, which is the energy consumption amount in the third control for controlling the output torque to be output to the drive shaft while being operated at the operation point of the operation line, is obtained without performing the predetermined lock. In the fourth mode in which the number of operating cylinders is the second value, the required torque is output to the drive shaft while the engine is operated at the operation point of the second operation line. The third control is executed when the energy consumption is less than or equal to the fourth energy consumption amount in the fourth control to be controlled, and when the third energy consumption amount is greater than the fourth energy consumption amount, the fourth control is performed. It can also be a means for executing In this way, energy consumption can be suppressed. In this aspect of the hybrid vehicle of the present invention, the third energy consumption is the driving power as the product of the required torque and the rotational speed of the drive shaft when the number of operating cylinders of the engine is the first value. The energy consumption when operating the number of operating cylinders of the engine as the first value at the operating point of the intersection of the power obtained by correcting the engine efficiency in the direction in which the engine efficiency is improved and the first operating line, The fourth energy consumption is an operating point at the intersection of the second operating line and the power obtained by correcting the traveling power in a direction in which the engine efficiency is improved when the number of operating cylinders of the engine is the second value. Thus, it may be the energy consumption when the engine is operated with the number of operating cylinders as the second value. In the hybrid vehicle of the present invention of this aspect, the third energy consumption is calculated by converting the fuel consumption per unit time of the engine and the charge / discharge power of the battery into the fuel consumption in the third control. The fourth energy consumption is obtained by using the fuel consumption per unit time of the engine and the charge / discharge power of the battery in the fourth control as the fuel consumption. It can also be the energy consumption obtained as the sum of the converted values.
さらに、第1制御も第2制御も実行できるときに第1エネルギ消費量と第2エネルギ消費量との大小関係に応じて第1制御または第2制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記第1エネルギ消費量は、前記第1制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量であり、前記第2エネルギ消費量は、前記第2制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量である、ものとすることもできる。 Furthermore, in the hybrid vehicle of the present invention in which the first control or the second control is executed according to the magnitude relationship between the first energy consumption amount and the second energy consumption amount when both the first control and the second control can be executed. The first energy consumption amount is an energy consumption amount obtained as a sum of a fuel consumption amount per unit time of the engine in the first control and a converted value obtained by converting charge / discharge power of the battery into a fuel consumption amount. The second energy consumption is energy obtained as the sum of the fuel consumption per unit time of the engine in the second control and the converted value obtained by converting the charge / discharge power of the battery into the fuel consumption. It can also be consumption.
加えて、第1制御も第2制御も実行できるときに第1エネルギ消費量と第2エネルギ消費量との大小関係に応じて第1制御または第2制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定ロックを行なって前記要求トルクを前記駆動軸に出力するときに前記バッテリの充放電電力が最大許容電力の範囲内となる前記エンジンのトルク範囲であるロックバッテリトルク範囲と前記第1許容範囲とが少なくとも一部で重複するときには前記第1制御を実行できると判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第1許容範囲とが全く重複しないときには前記第1制御を実行できないと判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第2許容範囲とが少なくとも一部で重複するときには前記第2制御を実行できると判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第2許容範囲とが全く重複しないときには前記第2制御を実行できないと判定する手段である、ものとすることもできる。 In addition, when the first control and the second control can be executed, the hybrid vehicle of the present invention is configured to execute the first control or the second control in accordance with the magnitude relationship between the first energy consumption and the second energy consumption. In the above, the control means is a lock battery torque that is a torque range of the engine in which a charge / discharge power of the battery is within a range of a maximum allowable power when the predetermined lock is performed and the required torque is output to the drive shaft. When the range and the first allowable range overlap at least partially, it is determined that the first control can be executed, and when the lock battery torque range and the first allowable range do not overlap at all, the first control is executed. When it is determined that the lock battery torque range and the second allowable range overlap at least partially, the second control can be executed. Judgment, when the the lock battery torque range and the second permissible range is not at all overlap is means for determining that it can not execute the second control may be a thing.
あるいは、第1制御も第2制御も実行できるときに第1エネルギ消費量と第2エネルギ消費量との大小関係に応じて第1制御または第2制御を実行する態様の本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記所定ロックを行なうときの前記エンジンの回転数が該エンジンを運転する際の下限回転数未満のときには、前記第1制御も前記第2制御も実行できないと判定する手段である、ものとすることもできる。 Alternatively, in the hybrid vehicle of the present invention in which the first control or the second control is executed according to the magnitude relationship between the first energy consumption amount and the second energy consumption amount when both the first control and the second control can be executed. The control means is means for determining that neither the first control nor the second control can be executed when the engine speed when performing the predetermined lock is less than a lower limit speed when operating the engine. There can be.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して複数のピニオンギヤ33を連結したキャリア34が接続されると共に駆動輪63a,63bにデファレンシャルギヤ62とギヤ機構60とを介して連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aにリングギヤ32が接続されたプラネタリギヤ30と、例えば周知の同期発電電動機として構成されてプラネタリギヤ30のサンギヤ31に回転子が接続されたモータMG1と、モータMG1の回転軸31aに接続されたブレーキB1と、例えば周知の同期発電電動機として構成されて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して回転子が接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42を制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、バッテリ50を管理するバッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 as an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the hybrid vehicle 20 of the embodiment includes an
エンジン22は、一部の気筒を休止して運転可能な可変気筒型の4気筒のエンジンとして構成されており、実施例では、4気筒のうち2気筒を休止して運転可能に構成されているものとした。以下、エンジン22の2気筒を休止すると共に2気筒を稼働して(爆発燃焼を行なって)運転する場合を2気筒運転と称し、エンジン22の4気筒を稼働して運転する場合を4気筒運転と称することがある。なお、エンジン22の一部の気筒を休止して運転する場合、休止する気筒(以下、休止気筒という)に対応する吸気バルブや排気バルブを全閉で保持することによってポンピングロスの低減を図ると共にその休止気筒への燃料供給を停止することによって燃料消費を抑制するものとした。
The
ブレーキB1は、モータMG1の回転軸31aを機械的に固定可能に構成されている。なお、このブレーキB1は、モータMG1の回転軸を固定可能なものであれば、機械的に固定するものに限られず、例えば、電磁的にロックするもの(例えばモータなど)などを用いるものとしてもよい。 The brake B1 is configured to mechanically fix the rotation shaft 31a of the motor MG1. The brake B1 is not limited to a mechanically fixed one as long as the rotation shaft of the motor MG1 can be fixed. For example, an electromagnetically locked one (for example, a motor) may be used. Good.
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθca,スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットルポジションTP,吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ta,排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比AF,同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号,吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
Although not shown, the
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転角速度ωm1,ωm2や回転数Nm1,Nm2も演算している。
Although not shown, the
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
Although not shown, the
HVECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に、処理プログラムを記憶するROM74やデータを一時的に記憶するRAM76,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号やシフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。HVECU70からは、ブレーキB1への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、エンジン22を運転しながら走行するときの動作について説明する。図2および図3は、実施例のHVECU70により実行される走行モード設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、エンジン22を運転しながら走行するときに所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。なお、実施例では、走行モードとしては、ブレーキB1によってモータMG1の回転軸31aをロックする所定ロックを行ない且つエンジン22を2気筒運転しながら走行するロック2気筒モード,所定ロックを行ない且つエンジン22を4気筒運転しながら走行するロック4気筒モード,所定ロックを行なわず且つエンジン22を2気筒運転しながら走行する非ロック2気筒モード,所定ロックを行なわず且つエンジン22を4気筒運転しながら走行する非ロック4気筒モードを考えるものとした。また、実施例では、所定ロックを行なうときには、モータMG1やインバータ41による電力消費(ロス)を低減するために、インバータ41をゲート遮断する(全てのスイッチング素子をオフとする)ものとした。
Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way, particularly the operation when traveling while driving the
走行モード設定ルーチンが実行されると、HVECU70のCPU72は、まず、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の蓄電割合SOCや入出力制限Win,Woutなどのデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、バッテリ50の蓄電割合SOCは、電流センサ51bにより検出されたバッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいて演算されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutや後述の仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4,バッテリ用パワー制限Pbmin,Pbmax,充放電要求パワーPbun2,Pbnr4などは、バッテリ50から放電する側を正の値とするものとした。
When the travel mode setting routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定すると共に設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じてリングギヤ軸32aに出力すべき(走行に要求される)走行用パワーPdrv*を計算する(ステップS110)。ここで、要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。要求トルク設定用マップの一例を図4に示す。また、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じること(Nr=k・V)によって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除すること(Nr=Nm2/Gr)によって求めたりすることができる。
When the data is input in this way, the required torque Tr * to be output to the
続いて、リングギヤ軸32aの回転数Nr(=Nm2/Gr)とプラネタリギヤ30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて、次式(1)により、所定ロックを行なうとき(ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行する際)のエンジン22の回転数Ne(以下、回転数Neloと表わす)を計算する(ステップS120)。図5は、所定ロックを行なったときのプラネタリギヤ30の回転要素における回転数の関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(1)は、図5の共線図を用いれば容易に導くことができる。
Subsequently, when a predetermined lock is performed by the following equation (1) using the rotational speed Nr (= Nm2 / Gr) of the
Nelo=Nm2/((1+ρ)・Gr) (1) Nelo = Nm2 / ((1 + ρ) ・ Gr) (1)
そして、所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloをエンジン22を運転する際の下限回転数Nemin(例えば、900rpmや1000rpm,1100rpmなど)と比較する(ステップS130)。この処理は、ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行できるか否かを判定する処理である。
Then, the rotation speed Nelo of the
所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloがエンジン22の下限回転数Nemin以上のときには、ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行できると判断する。そして、2気筒動作ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとに基づいて、2気筒動作ラインにおけるエンジン22の回転数Neloに対応するエンジン22のトルクTe(以下、トルクTeloli2と表わす)を設定すると共に(ステップS140)、4気筒動作ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとに基づいて、4気筒動作ラインにおけるエンジン22の回転数Neloに対応するエンジン22のトルクTe(以下、トルクTeloli4と表わす)を設定する(ステップS150)。ここで、2気筒動作ライン,4気筒動作ラインは、それぞれ、エンジン22を効率よく2気筒運転,4気筒運転することができるエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係を定めたラインである。図6は、2気筒動作ラインおよび4気筒動作ラインの一例と2気筒動作ライン,4気筒動作ラインにおける回転数Neloに対応するトルクTeloli2,Teloli4を設定する様子とを示す説明図である。図示するように、トルクTeloli2,Teloli4は、それぞれ、2気筒動作ライン,4気筒動作ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとの交点として求めることができる。なお、図6では、参考のために、エンジン22を最も効率よく2気筒運転,4気筒運転することができる運転ポイント(以下、最高効率運転ポイントという)Otop2,Otop4やエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のエンジン22の効率を等高線として示す効率曲線の一例も図示した。
When the rotational speed Nelo of the
続いて、所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloと走行用パワーPdrv*とバッテリ50の入出力制限Win,Woutとを用いて、次式(2)および式(3)により、所定ロックを行なうとき(ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行する際)のエンジン22のトルクTeの上下限としてのロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbを計算する(ステップS160)。図5の共線図から分かるように、所定ロックを行なうときには、モータMG1の回転数Nm1が値0となり消費電力(発電電力)が値0となるから、エンジン22のパワー(回転数NeとトルクTeとの積)の走行用パワーPdrv*に対する不足分(超過分)は、バッテリ50から放電されてモータMG2によって消費される(モータMG2によって発電されてバッテリ50に充電される)ことになる。ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbは、モータMG2の消費電力(発電電力)即ちバッテリ50の充放電電力が入出力制限Win,Woutの範囲内となる(バッテリ50が過大な電力で充放電されない)ようにするために後述の処理で用いられるものである。
Subsequently, by using the rotational speed Nelo of the
Teminb=(Pdrv*-Wout)/Nelo (2)
Temaxb=(Pdrv*-Win)/Nelo (3)
Teminb = (Pdrv * -Wout) / Nelo (2)
Temaxb = (Pdrv * -Win) / Nelo (3)
次に、2気筒動作ラインを含む2気筒許容範囲と所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとに基づいてロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2を設定する(ステップS170)。ここで、2気筒許容範囲は、2気筒動作ラインから見て高トルク側,低トルク側で2気筒動作ラインより効率が数%程度低いエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係を定めた2気筒上限ライン,2気筒下限ラインに挟まれた範囲である。また、ロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2は、ロック2気筒モードで走行する際にエンジン22をある程度効率よく2気筒運転することができるエンジン22のトルクTeの上下限である。図7は、2気筒上限ラインや2気筒下限ラインの一例とロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2を設定する様子とを示す説明図である。図示するように、ロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2は、それぞれ、2気筒下限ライン,2気筒上限ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとの交点として求めることができる。なお、図7では、参考のために、2気筒動作ラインや4気筒動作ライン,ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxb,2気筒動作ラインにおける回転数Neloに対応するトルクTeloli2なども図示した。
Next, lock two-cylinder torque limits Temin2 and Temax2 are set based on the two-cylinder allowable range including the two-cylinder operation line and the engine speed Nelo when the predetermined lock is performed (step S170). Here, the two-cylinder allowable range defines the relationship between the rotational speed Ne of the
こうしてロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2を設定すると、ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbとロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2とに基づいて、ロック2気筒フラグFlo2を設定する(ステップS180)。ここで、ロック2気筒フラグFlo2は、バッテリ50が過大な電力で充放電されずにエンジン22をある程度効率よく2気筒運転しながらロック2気筒モードで走行できるか否かを示すフラグであり、実施例では、ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbの範囲(図7の実線矢印参照、以下、ロックバッテリトルク範囲という)とロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2の範囲(図7の破線矢印参照、以下、ロック2気筒トルク範囲という)とが少なくとも一部で重複するときにはロック2気筒フラグFlo2に値1を設定し、両範囲が全く重複しないときにはロック2気筒フラグFlo2に値0を設定するものとした。図7では、両範囲が少なくとも一部で重複してロック2気筒フラグFlo2に値1を設定する場合について図示した。
When the lock 2-cylinder torque limit Temin2, Temax2 is set in this way, the lock 2-cylinder flag Flo2 is set based on the lock battery torque limit Teminb, Temaxb and the lock 2-cylinder torque limit Temin2, Temax2 (step S180). Here, the lock two-cylinder flag Flo2 is a flag that indicates whether or not the
続いて、4気筒動作ラインを含む4気筒許容範囲と所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとに基づいてロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4を設定する(ステップS190)。ここで、4気筒許容範囲は、4気筒動作ラインから見て高トルク側,低トルク側で4気筒動作ラインより効率が数%程度低いエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係を定めた4気筒上限ライン,4気筒下限ラインに挟まれた範囲である。また、ロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4は、ロック4気筒モードで走行する際にエンジン22をある程度効率よく4気筒運転することができるエンジン22のトルクTeの上下限である。図8は、4気筒上限ラインや4気筒下限ラインの一例とロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4を設定する様子とを示す説明図である。図示するように、ロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4は、それぞれ、4気筒下限ライン,4気筒上限ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとの交点として求めることができる。なお、図8では、参考のために、2気筒動作ラインや4気筒動作ライン,ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxb,4気筒動作ラインにおける回転数Neloに対応するトルクTeloli4なども図示した。
Subsequently, the lock four-cylinder torque limit Temin4, Temax4 is set based on the four-cylinder allowable range including the four-cylinder operation line and the rotational speed Nelo of the
こうしてロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4を設定すると、ロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbとロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4とに基づいて、ロック4気筒フラグFlo4を設定する(ステップS200)。ここで、ロック4気筒フラグFlo4は、バッテリ50が過大な電力で充放電されずにエンジン22をある程度効率よく4気筒運転しながらロック4気筒モードで走行できるか否かを示すフラグであり、実施例では、ロックバッテリトルク範囲(図8の実線矢印参照)とロック4気筒トルク制限Temin4,Temax4の範囲(図8の破線矢印参照、以下、ロック4気筒トルク範囲という)とが少なくとも一部で重複するときにはロック4気筒フラグFlo4に値1を設定し、両範囲が全く重複しないときにはロック4気筒フラグFlo4に値0を設定するものとした。図8では、両範囲が少なくとも一部で重複してロック4気筒フラグFlo4に値1を設定する場合について図示した。
When the lock 4-cylinder torque limit Temin4, Temax4 is set in this way, the lock 4-cylinder flag Flo4 is set based on the lock battery torque limit Teminb, Temaxb and the lock 4-cylinder torque limit Temin4, Temax4 (step S200). Here, the lock four-cylinder flag Flo4 is a flag indicating whether or not the
次に、ロック2気筒フラグFlo2およびロック4気筒フラグFlo4の値を調べる(ステップS210)。そして、ロック2気筒フラグFlo2とロック4気筒フラグFlo4とのうち少なくとも一方が値1のときには、ロック2気筒フラグFlo2の値を調べ(ステップS220)、ロック2気筒フラグFlo2が値1のときには、次式(4)に示すように、ステップS140で設定したトルクTeloli2をロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbで制限してロック2気筒モードで走行する際のエンジン22のトルクTe(以下、トルクTelo2と表わす)を設定し(ステップS230)、ロック2気筒フラグFlo2が値0のときには、ステップS230の処理を実行しない。続いて、ロック4気筒フラグFlo4の値を調べ(ステップS240)、ロック4気筒フラグFlo4が値1のときには、式(5)に示すように、ステップS150で設定したトルクTeloli4をロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbで制限してロック4気筒モードで走行する際のエンジン22のトルクTe(以下、トルクTelo4と表わす)を設定し(ステップS230)、ロック4気筒フラグFlo4が値0のときには、ステップS250の処理を実行しない。
Next, the values of the lock 2-cylinder flag Flo2 and the lock 4-cylinder flag Flo4 are examined (step S210). When at least one of the lock 2-cylinder flag Flo2 and the lock 4-cylinder flag Flo4 has a
Telo2=max(min(Teloli2,Temaxb),Teminb) (4)
Telo4=max(min(Teloli4,Temaxb),Teminb) (5)
Telo2 = max (min (Teloli2, Temaxb), Teminb) (4)
Telo4 = max (min (Teloli4, Temaxb), Teminb) (5)
式(4)は、トルクTeloli2がロックバッテリトルク範囲内のときには、トルクTeloli2をトルクTelo2に設定し、トルクTeloli2がロックバッテリトルク範囲外のときには、ロックバッテリトルク制限Teminb,TemaxbのうちトルクTeloli2に近い方をトルクTelo2に設定する処理である。このようにして設定するトルクTelo2は、ロックバッテリトルク範囲内かつロック2気筒トルク範囲内のトルクとなる。また、式(5)は、式(4)と同様であるから、トルクTelo4は、ロックバッテリトルク範囲内かつロック4気筒トルク範囲内のトルクとなる。 Equation (4) sets the torque Teloli2 to the torque Telo2 when the torque Teloli2 is within the lock battery torque range, and is close to the torque Teloli2 among the lock battery torque limits Teminb and Temaxb when the torque Teloli2 is outside the lock battery torque range. This is a process of setting the torque Telo2. The torque Telo2 set in this way is a torque within the lock battery torque range and within the lock two-cylinder torque range. Further, since Expression (5) is the same as Expression (4), the torque Telo4 is a torque within the lock battery torque range and within the lock 4-cylinder torque range.
次に、ロック2気筒フラグFlo2およびロック4気筒フラグFlo4の値を再度調べる(ステップS260)。そして、ロック2気筒フラグFlo2が値1でロック4気筒フラグFlo4が値0のときには、ロック2気筒モードで走行すると決定して(ステップS300)、本ルーチンを終了する。こうしてロック2気筒モードで走行すると決定すると、ブレーキB1がオンで、インバータ41がゲート遮断され、エンジン22が回転数NeloとトルクTelo2とからなる運転ポイント(以下、ロック2気筒運転ポイントという)で2気筒運転されながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第1制御を実行する。これにより、エンジン22をある程度効率よく2気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにすることができる。以下、第1制御について具体的に説明する。
Next, the values of the lock 2-cylinder flag Flo2 and the lock 4-cylinder flag Flo4 are checked again (step S260). When the lock 2-cylinder flag Flo2 is 1 and the lock 4-cylinder flag Flo4 is 0, it is determined to run in the lock 2-cylinder mode (step S300), and this routine ends. If it is decided to run in the lock two-cylinder mode, the brake B1 is turned on, the
第1制御では、HVECU70は、エンジン22の回転数NeloおよびトルクTelo2をエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*に設定し、設定した目標トルクTe*と要求トルクTr*とプラネタリギヤ30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて次式(6)によりモータMG2から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm2*を設定し、2気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMG2のトルク指令Tm2*やインバータ41のゲート遮断指令をモータECU40に送信し、ブレーキB1をオンとする(オンのときにはその状態を保持する)。図9は、ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行する際のプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22から出力されてプラネタリギヤ30を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されて減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクと、を示す。式(6)は、図9の共線図を用いれば容易に導くことができる。2気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイント(この場合、ロック2気筒運転ポイント)でエンジン22が2気筒運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。また、モータMG2のトルク指令Tm2*やインバータ41のゲート遮断指令を受信したモータECU40は、モータMG2がトルク指令Tm2*で駆動されるようインバータ42の図示しないスイッチング素子のスイッチング制御を行なうと共に、インバータ41をゲート遮断する(全てのスイッチング素子をオフとする)。こうした制御により、モータMG1の回転軸31aをロックした状態でエンジン22をある程度効率よく2気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにしながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)をリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
In the first control, the
Tm2*=(Tr*-Te*/(1+ρ))/Gr (6) Tm2 * = (Tr * -Te * / (1 + ρ)) / Gr (6)
ステップS260でロック2気筒フラグFlo2が値0でロック4気筒フラグFlo4が値1のときには、ロック4気筒モードで走行すると決定して(ステップS310)、本ルーチンを終了する。こうしてロック4気筒モードで走行すると決定すると、ブレーキB1がオンで、インバータ41がゲート遮断され、エンジン22が回転数NeloとトルクTelo4とからなる運転ポイント(以下、ロック4気筒運転ポイントという)で4気筒運転されながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第2制御を実行する。これにより、エンジン22をある程度効率よく4気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにすることができる。以下、第2制御について具体的に説明する。
When the lock 2-cylinder flag Flo2 is 0 and the lock 4-cylinder flag Flo4 is 1 in step S260, it is determined that the vehicle is traveling in the lock 4-cylinder mode (step S310), and this routine is terminated. If it is decided to run in the lock 4-cylinder mode in this way, the brake B1 is turned on, the
第2制御では、HVECU70は、エンジン22の回転数NeloおよびトルクTelo4をエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*に設定し、上述の式(6)によりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、4気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMG2のトルク指令Tm2*やインバータ41のゲート遮断指令をモータECU40に送信し、ブレーキB1をオンとする(オンのときにはその状態を保持する)。4気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイント(この場合、ロック4気筒運転ポイント)でエンジン22が4気筒運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。こうした制御により、モータMG1の回転軸31aをロックした状態でエンジン22をある程度効率よく4気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにしながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)をリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
In the second control, the
ステップS260でロック2気筒フラグFlo2およびロック4気筒フラグFlo4が共に値1のときには、ロック2気筒運転ポイント(回転数Nelo,トルクTelo2)に基づいて、ロック2気筒モードで走行する際の駆動系(エンジン22,モータMG1,MG2,バッテリ50)のエネルギ消費量Elo2を計算すると共に(ステップS270)、ロック4気筒運転ポイント(回転数Nelo,トルクTelo4)に基づいて、ロック4気筒モードで走行する際の駆動系のエネルギ消費量Elo4を計算する(ステップS280)。ここで、エネルギ消費量Elo2,Elo4は、それぞれ、次式(7),(8)に示すように、ロック2気筒運転ポイント,ロック4気筒運転ポイントでエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のエンジン22の燃料消費量Qflo2,Qflo4と、ロック2気筒運転ポイント,ロック4気筒運転ポイントでエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のバッテリ50の充放電電力Wblo2,Wblo4に電力を燃料消費量に換算するための換算係数kwqを乗じた値(Wblo2・kwq),(Wblo4・kwq)と、の和として計算するものとした。燃料消費量Qflo2,Qflo4は、それぞれ、ロック2気筒運転ポイント,ロック4気筒運転ポイントと燃料消費量Qflo2,Qflo4との予め実験などによって定めた関係にロック2気筒運転ポイント,ロック4気筒運転ポイントを適用して導出するものとした。また、バッテリ50の充放電電力Wblo2,Wblo4は、それぞれ、エンジン22のパワー(Nelo・Telo2),(Nelo・Telo4)を走行用パワーPdrv*から減じた値を用いるものとした。換算係数kwqは、例えば、10・15モードなどの走行パターンで走行したときのエンジン22のトータルの燃料消費量とバッテリ50の蓄電割合SOCの変化量(開始時と終了時との変化量との関係などを考慮して定めることができる。
When the lock 2-cylinder flag Flo2 and the lock 4-cylinder flag Flo4 are both 1 in step S260, the drive system for running in the lock 2-cylinder mode based on the lock 2-cylinder operation point (rotation speed Nelo, torque Telo2) ( When calculating the energy consumption Elo2 of the
Elo2=Qflo2+Wblo2・kwq (7)
Elo4=Qflo4+Wblo4・kwq (8)
Elo2 = Qflo2 + Wblo2 ・ kwq (7)
Elo4 = Qflo4 + Wblo4 ・ kwq (8)
こうしてエネルギ消費量Elo2,Elo4を計算すると、両者を比較し(ステップS290)、エネルギ消費量Elo2がエネルギ消費量Elo4以下のときには、ロック2気筒モードで走行すると決定して(ステップS300)、本ルーチンを終了し、エネルギ消費量Elo2がエネルギ消費量Elo4より大きいときには、ロック4気筒モードで走行すると決定して(ステップS310)、本ルーチンを終了する。上述したように、ロック2気筒モードで走行すると決定したときには第1制御を実行し、ロック4気筒モードで走行すると決定したときには第2制御を実行する。このようにロック2気筒モードで走行するかロック4気筒モードで走行するかを決定することにより、駆動系のエネルギ消費をより抑制することができる。 When the energy consumption amounts Elo2 and Elo4 are calculated in this way, they are compared (step S290), and when the energy consumption amount Elo2 is equal to or less than the energy consumption amount Elo4, it is determined that the vehicle travels in the locked two-cylinder mode (step S300). When the energy consumption amount Elo2 is larger than the energy consumption amount Elo4, it is determined that the vehicle travels in the lock 4-cylinder mode (step S310), and this routine is terminated. As described above, the first control is executed when it is determined to travel in the lock 2-cylinder mode, and the second control is executed when it is determined to travel in the lock 4-cylinder mode. By determining whether to drive in the lock 2-cylinder mode or the lock 4-cylinder mode as described above, the energy consumption of the drive system can be further suppressed.
ステップS130で所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloが下限回転数Nemin未満のときには、ロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行することはできないと判断する。また、ステップS210でロック2気筒フラグFlo2およびロック4気筒フラグFlo4が共に値0のときには、エンジン22をある程度効率よく2気筒運転や4気筒運転しながらロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行することはできないと判断する。
If the rotational speed Nelo of the
そして、これらのときには、走行用パワーPdrv*とバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて、非ロック2気筒モードで走行する際のバッテリ50の充放電要求パワーPb*(以下、充放電要求パワーPbun2と表わす)を設定し(ステップS320)、設定したバッテリ50の充放電要求パワーPbun2を走行用パワーPdrv*から減じて、非ロック2気筒モードで走行する際のエンジン22の要求パワーPe*(以下、要求パワーPeun2と表わす)を計算する(ステップS330)。続いて、走行用パワーPdrv*とバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて、非ロック4気筒モードで走行する際のバッテリ50の充放電要求パワーPb*(以下、充放電要求パワーPbun4と表わす)を設定し(ステップS340)、設定したバッテリ50の充放電要求パワーPbun4を走行用パワーPdrv*から減じて、非ロック4気筒モードで走行する際のエンジン22の要求パワーPe*(以下、要求パワーPeun4と表わす)を計算する(ステップS350)。
At these times, based on the traveling power Pdrv * and the storage ratio SOC of the
ここで、バッテリ50の充放電要求パワーPbun2,Pbun4は、実施例では、それぞれ、走行用パワーPdrv*から最高効率運転ポイントOtop2,Otop4でエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のエンジン22のパワーPetop2,Petop4を減じた値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)に基づいて仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4を設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいてパワー制限Pbmin,Pbmaxを設定し、次式(9),(10)に示すように、仮充放電要求パワーPbtmp2、Pbtmp4をパワー制限Pbmin,Pbmaxで制限することによって設定するものとした。なお、エンジン22のパワーPetop2は、例えば、8kWや10kW,12kWなどに定められており、エンジン22のパワーPetop4は、例えば、18kWや20kW,22kWなど定められている。したがって、値(Pdrv*−Petop2)は、値(Pdrv*−Petop4)に比して大きくなる。また、パワー制限Pbmin,Pbmaxは、エンジン22を2気筒運転するか4気筒運転するかに拘わらず同一である。
Here, the charging / discharging required powers Pbun2 and Pbun4 of the
Pbun2=max(min(Pbtmp2,Pbmax),Pbmin) (9)
Pbun4=max(min(Pbtmp4,Pbmax),Pbmin) (10)
Pbun2 = max (min (Pbtmp2, Pbmax), Pbmin) (9)
Pbun4 = max (min (Pbtmp4, Pbmax), Pbmin) (10)
仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4は、実施例では、値(Pdrv*−Petop2)と仮充放電要求パワーPbtmp2との関係,値(Pdrv*−Petop4)と仮充放電要求パワーPbtmp4との関係を同一傾向として予め定めて仮充放電要求パワー設定用マップとしてROM74に記憶しておき、値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が与えられるとマップから対応する仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4を導出して設定するものとした。仮充放電要求パワー設定用マップの一例を図10に示す。図示するように、仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4は、値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が値0のときには値0が設定され、値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が負の値のときには値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が小さい(絶対値としては大きい)ほど値0から負の所定パワーPchに向けて滑らかに変化して所定パワーPchに至るとそれが保持されるよう設定され、値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が正の値のときには、値(Pdrv*−Petop2),(Pdrv*−Petop4)が大きいほど値0から正の所定パワーPdisに向けて滑らかに変化して所定パワーPdisに至るとそれが保持されるよう設定される。これは、エンジン22の要求パワーPeun2,Peun4がそれぞれパワーPetop2,Petop4に近づくようにする(エンジン22の運転ポイントが最高効率運転ポイントOtop2,Otop4に近づくようにする)ためである。
In the embodiment, the temporary charge / discharge required powers Pbtmp2 and Pbtmp4 have the relationship between the value (Pdrv * -Petop2) and the temporary charge / discharge required power Pbtmp2, and the relationship between the value (Pdrv * -Petop4) and the temporary charge / discharge required power Pbtmp4. The same tendency is determined in advance and stored in the
パワー制限Pbmin,Pbmaxは、実施例では、バッテリ50の蓄電割合SOCとパワー制限Pbmin,Pbmaxとの関係を予め定めてパワー制限設定用マップとしてROM74に記憶しておき、蓄電割合SOCが与えられると記憶したマップから対応するパワー制限Pbmin,Pbmaxを導出して設定するものとした。パワー制限設定用マップの一例を図11に示す。図示するように、パワー制限Pbminは、蓄電割合SOCが予め定められた所定割合SOC*(例えば、55%や60%,65%など)以下のときには所定パワーPchが設定され、蓄電割合SOCが所定割合SOC*より高いときには蓄電割合SOCが高いほど所定パワーPchから所定パワーPdisに向けて滑らかに変化して所定パワーPdisに至るとそれが保持されるよう設定される。また、バッテリ用パワー制限Pbmaxは、蓄電割合SOCが所定割合SOC*以上のときには所定パワーPdisが設定され、蓄電割合SOCが所定割合SOC*未満のときには蓄電割合SOCが低いほど所定パワーPdisから所定パワーPchに向けて滑らかに変化して所定パワーPchに至るとそれが保持されるよう設定される。このパワー制限Pbmin,Pbmaxは、蓄電割合SOCが低いときには充放電要求パワーPbun2,Pbun4が充電側の値となり、蓄電割合SOCが高いときには充放電要求パワーPbun2,Pbun4が放電側の値となるよう仮充放電要求パワーPbtmp2,Pbtmp4を制限するために用いられるものである。このパワー制限Pbmin,Pbmaxを用いて充放電要求パワーPbun2,Pbun4を設定することにより、バッテリ50が過放電したり過充電したりしないようエンジン22の要求パワーPeun2,Peun4を設定することができる。なお、上述したように、値(Pdrv*−Petop2)が値(Pdrv*−Petop4)に比して大きくなるから、仮充放電要求パワーPbtmp2は仮充放電要求パワーPbtmp4に比して大きくなりやすい。したがって、充放電要求パワーPbun2が充放電要求パワーPbun4に比して大きくなりやすく、エンジン22の要求パワーPeun2は要求パワーPeun4に比して小さくなりやすい。参考のために、走行用パワーPdrv*とエンジン22の要求パワーPeun2,Peun4と2気筒動作ライン,4気筒動作ライン,最高効率運転ポイントOtop2,Otop4との関係の一例を図12に示す。
In the embodiment, the power limits Pbmin and Pbmax are stored in the
続いて、2気筒動作ラインとエンジン22の要求パワーPeun2とを用いて非ロック2気筒モードで走行する際のエンジン22の回転数NeおよびトルクTe(以下、回転数Neun2およびトルクTeun2と表わす)を設定すると共に(ステップS360)、4気筒動作ラインとエンジン22の要求パワーPeun4とを用いて非ロック4気筒モードで走行する際のエンジン22の回転数NeおよびトルクTe(以下、回転数Neun4およびトルクTeun4と表わす)を設定する(ステップS370)。図13は、エンジン22の回転数Neun2およびトルクTeun2,回転数Neun4およびトルクTeun4を設定する様子を示す説明図である。図示するように、エンジン22の回転数Neun2およびトルクTeun2は、2気筒動作ラインと要求パワーPeun2が一定の曲線との交点として求めることができ、エンジン22の回転数Neun4およびトルクTeun4は、4気筒動作ラインと要求パワーPeun4が一定の曲線との交点として求めることができる。以下、回転数Neun2とトルクTeun2とからなる運転ポイントを非ロック2気筒運転ポイントといい、回転数Neun4とトルクTeun4とからなる運転ポイントを非ロック4気筒運転ポイントという。
Subsequently, the rotational speed Ne and torque Te (hereinafter referred to as rotational speed Neun2 and torque Teun2) of the
そして、非ロック2気筒運転ポイント(回転数Neun2,トルクTeun2)に基づいて、非ロック2気筒モードで走行する際の駆動系のエネルギ消費量Eun2を計算すると共に(ステップS380)、非ロック4気筒運転ポイント(回転数Neun4,トルクTeun4)に基づいて、非ロック4気筒モードで走行する際の駆動系のエネルギ消費量Eun4を計算する(ステップS390)。ここで、エネルギ消費量Eun2,Eun4は、それぞれ、次式(11),(12)に示すように、非ロック2気筒運転ポイント,非ロック4気筒運転ポイントでエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のエンジン22の燃料消費量Qfun2,Qfun4と、非ロック2気筒運転ポイント,非ロック4気筒運転ポイントでエンジン22を2気筒運転,4気筒運転する際のバッテリ50の充放電電力Wbun2,Wbun4に換算係数kwqを乗じた値(Wbun2・kwq),(Wbun4・kwq)と、の和として計算するものとした。燃料消費量Qfun2,Qfun4は、それぞれ、非ロック2気筒運転ポイント,非ロック4気筒運転ポイントと燃料消費量Qfun2,Qfun4との予め実験などによって定めた関係に非ロック2気筒運転ポイント,非ロック4気筒運転ポイントを適用して導出するものとした。また、バッテリ50の充放電電力Wbun2,Wbun4は、それぞれ、バッテリ50の充放電要求パワーPbun2,Pbun4を用いるものとした。一般に、エンジン22の燃料消費量Qfun2は、燃料消費量Qfun4に比して小さい。一方、上述したように、充放電要求パワーPbun2が充放電要求パワーPbun4に比して大きくなりやすいから、バッテリ50の充放電電力Wbun2は充放電電力Wbun4に比して大きくなりやすい。したがって、燃料消費量Qfun2が燃料消費量Qfun4に比して小さい程度と、充放電要求パワーPbun2が充放電要求パワーPbun4に比して大きい程度と、に応じてエネルギ消費量Eun2とエネルギ消費量Eun4との大小関係が定まる。
Based on the non-locking two-cylinder operation point (revolution speed Neun2, torque Teun2), the drive system energy consumption Eun2 when traveling in the non-locking two-cylinder mode is calculated (step S380), and the non-locking four-cylinder Based on the operating point (revolution speed Neun4, torque Teun4), the drive system energy consumption Eun4 when traveling in the non-locking four-cylinder mode is calculated (step S390). Here, as shown in the following equations (11) and (12), the energy consumption amounts Eun2 and Eun4 are respectively determined by a non-locking two-cylinder operation point and a non-locking four-cylinder operation point. The fuel consumption Qfun2 and Qfun4 of the
Eun2=Qfun2+Wbun2・kwq (11)
Eun4=Qfun4+Wbun4・kwq (12)
Eun2 = Qfun2 + Wbun2 ・ kwq (11)
Eun4 = Qfun4 + Wbun4 ・ kwq (12)
こうしてエネルギ消費量Eun2,Eun4を計算すると、両者を比較し(ステップS400)、エネルギ消費量Eun2がエネルギ消費量Eun4以下のときには、非ロック2気筒モードで走行すると決定して(ステップS410)、本ルーチンを終了し、エネルギ消費量Eun2がエネルギ消費量Eun4より大きいときには、非ロック4気筒モードで走行すると決定して(ステップS420)、本ルーチンを終了する。ロック2気筒モードで走行すると決定したときには、ブレーキB1がオフで、エンジン22が回転数Neun2とトルクTeun2とからなる非ロック2気筒運転ポイントで2気筒運転されながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第3制御を実行する。また、ロック4気筒モードで走行すると決定したときには、ブレーキB1がオフで、エンジン22が回転数Neun4とトルクTeun4とからなる非ロック4気筒運転ポイントで4気筒運転されながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第4制御を実行する。このように非ロック2気筒モードで走行するか非ロック4気筒モードで走行するかを決定することにより、駆動系のエネルギ消費をより抑制することができる。以下、第3制御,第4制御について具体的に説明する。
When the energy consumption amounts Eun2 and Eun4 are calculated in this way, the two are compared (step S400). When the energy consumption amount Eun2 is less than or equal to the energy consumption amount Eun4, it is determined that the vehicle travels in the non-locking two-cylinder mode (step S410). The routine is terminated, and when the energy consumption amount Eun2 is larger than the energy consumption amount Eun4, it is determined that the vehicle travels in the non-locking four-cylinder mode (step S420), and this routine is terminated. When it is determined that the vehicle travels in the locked two-cylinder mode, the brake B1 is off, and the
第3制御では、HVECU70は、エンジン22の回転数Neun2およびトルクTeun2をエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*に設定し、設定したエンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2とプラネタリギヤ30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて次式(13)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算したモータMG1の目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とエンジン22の目標トルクTe*とプラネタリギヤ30のギヤ比ρとを用いて式(14)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する。ここで、式(13)は、プラネタリギヤ30の回転要素に対する力学的な関係式である。図14は、非ロック2気筒モードや非ロック4気筒モードで走行するときのプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されてプラネタリギヤ30を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されて減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクと、を示す。式(13)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。また、式(14)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(14)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
In the third control, the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (13)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1・(Nm1*-Nm1)+k2・∫(Nm1*-Nm1)dt (14)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (13)
Tm1 * =-ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 ・ (Nm1 * -Nm1) + k2 ・ ∫ (Nm1 * -Nm1) dt (14)
そして、次式(15)に示すように、要求トルクTr*にモータMG1のトルク指令Tm1*をプラネタリギヤ30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値としての仮トルクTm2tmpを計算し、式(16),(17)に示すように、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との差分をモータMG2の回転数Nm2で除してモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを計算し、仮トルクTm2tmpを式(18)によりトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する。ここで、式(15)は、図14の共線図から容易に導くことができる。
Then, as shown in the following equation (15), the required torque Tr * is added with the torque command Tm1 * of the motor MG1 divided by the gear ratio ρ of the
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (15)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (16)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (17)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (18)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (15)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (16)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (17)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (18)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、2気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMG2のトルク指令Tm2*やインバータ41のゲート遮断指令をモータECU40に送信し、ブレーキB1をオフとする(オフのときにはその状態を保持する)。2気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイント(この場合、非ロック2気筒運転ポイント)でエンジン22が2気筒運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42の図示しないスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、モータMG1の回転軸31aをロックしない状態でエンジン22を効率よく2気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにしながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)をリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
When the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the
第4制御では、HVECU70は、エンジン22の回転数Neun4およびトルクTeun4をエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*に設定し、上述の式(13)〜(18)によりモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定し、4気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMG2のトルク指令Tm2*やインバータ41のゲート遮断指令をモータECU40に送信し、ブレーキB1をオフとする(オフのときにはその状態を保持する)。4気筒運転指令や目標回転数Ne*,目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる運転ポイント(この場合、非ロック4気筒運転ポイント)でエンジン22が4気筒運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。こうした制御により、モータMG1の回転軸31aをロックしない状態でエンジン22を効率よく4気筒運転すると共にバッテリ50が過大な電力で充放電されないようにしながら要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)をリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
In the fourth control, the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、ロック2気筒モードでエンジン22が回転数Neloとロックバッテリトルク範囲内かつロック2気筒トルク範囲内のトルクとからなるロック2気筒運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第1制御を実行できると共に、ロック4気筒モードでエンジン22が回転数Neloとロックバッテリトルク範囲内かつロック4気筒トルク範囲内のトルクとからなるロック4気筒運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第2制御を実行できるときに、第1制御での駆動系のエネルギ消費量Elo2が第2制御での駆動系のエネルギ消費量Elo4以下のときには第1制御を実行し、第1制御での駆動系のエネルギ消費量Elo2が第2制御での駆動系のエネルギ消費量Elo4より大きいときには第2制御を実行するから、モータMG1やインバータ41による電力消費(損失)を低減することができると共に駆動系のエネルギ消費をより抑制することができる。
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the
また、実施例のハイブリッド自動車20によれば、第1制御も第2制御も実行できないときに、非ロック2気筒モードでエンジン22が2気筒動作ラインの運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第3制御での駆動系のエネルギ消費量Eun2が非ロック4気筒モードでエンジン22が4気筒動作ラインの運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第4制御での駆動系のエネルギ消費量Eun4以下のときには第3制御を実行し、第3制御での駆動系のエネルギ消費量Eun2が第4制御での駆動系のエネルギ消費量Eun4より大きいときには第4制御を実行するから、駆動系のエネルギ消費をより抑制することができる。
Further, according to the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when neither the first control nor the second control can be executed, the required torque Tr * is increased while the
実施例のハイブリッド自動車20では、所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloをエンジン22を運転する際の下限回転数Neminと比較することによってロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行できるか否かを判定するものとしたが、車速Vを閾値Vrefと比較することによってロック2気筒モードやロック4気筒モードで走行できるか否かを判定するものとしてもよい。ここで、閾値Vrefは、所定ロックを行なうとエンジン22の回転数Neが下限回転数Neminとなるリングギヤ軸32aの回転数Nr(=Ne・(1+ρ))に対応する車速V(例えば、55km/hや60km/h,65km/hなど)を用いることができる。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, is it possible to run in the lock 2-cylinder mode or the lock 4-cylinder mode by comparing the rotation speed Nelo of the
実施例のハイブリッド自動車20では、ロック2気筒モードで走行する際のエンジン22のトルクTelo2は、2気筒動作ラインと所定ロックを行なうときのエンジン22の回転数Neloとの交点としてのトルクTeloli2をロックバッテリトルク制限Teminb,Temaxbで制限して設定するものとしたが、車速Vと走行用パワーPdrv*とバッテリ50の充放電要求パワーPblo2(Win≦Pblo2≦Wout)との予め定めた関係に車速Vと走行用パワーPdrv*とを適用して充放電要求パワーPblo2を設定し、この充放電要求パワーPblo2を走行用パワーPdrv*から減じた値(Pdrv*−Pblo2)を回転数Neloで除して得られるトルクをロック2気筒トルク制限Temin2,Temax2で制限して設定するものとしてもよい。また、エンジン22の熱効率とモータMG1,MG2やバッテリ50などの損失とを考慮して、ロックバッテリトルク範囲内且つロック2気筒トルク範囲内で車両全体の効率が最良となるトルクを設定するものとしてもよい。ロック4気筒モードで走行する際のエンジン22のトルクTelo4については、トルクTelo2と同様に考えることができる。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the torque Telo2 of the
実施例のハイブリッド自動車20では、2気筒許容範囲(2気筒上限ライン,2気筒下限ラインに挟まれた範囲)は、所定ロックを現在行なっているか否かに拘わらず同一範囲として設定するものとしたが、所定ロックを現在行なっているときに、現在行なっていないとき比して上下方向に広くなるよう(2気筒上限ラインが高トルク側,2気筒下限ラインが低トルク側となるよう)設定するものとしてもよい。こうすれば、所定ロックの開始と終了とが頻繁に繰り返されるのを抑制することができる。4気筒許容範囲(4気筒上限ライン,4気筒下限ラインに挟まれた範囲)については、2気筒許容範囲と同様に考えることができる。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the two-cylinder allowable range (the range between the two-cylinder upper limit line and the two-cylinder lower limit line) is set as the same range regardless of whether or not the predetermined lock is currently performed. However, when the predetermined lock is currently performed, it is set so that it is wider in the vertical direction than when it is not currently performed (the two cylinder upper limit line is on the high torque side and the two cylinder lower limit line is on the low torque side). It may be a thing. In this way, it is possible to suppress the repeated start and end of the predetermined lock. The 4-cylinder allowable range (a range between the 4-cylinder upper limit line and the 4-cylinder lower limit line) can be considered in the same manner as the 2-cylinder allowable range.
実施例のハイブリッド自動車20では、2気筒運転,4気筒運転が可能な4気筒のエンジン22を備えるものとしたが、3気筒運転,6気筒運転が可能な6気筒のエンジンを備えるものとしたり、4気筒運転,8気筒運転が可能な8気筒のエンジンを備えるものとしたり、4気筒運転,6気筒運転,8気筒運転が可能な8気筒のエンジンを備えるものとしたりしてもよい。これらの場合でも、実施例と同様の手法により、稼働気筒数を決定すればよい。例えば、4気筒運転,6気筒運転,8気筒運転が可能な8気筒のエンジンを備える場合、ブレーキB1によってモータMG1の回転軸31aをロックすると共にエンジンをある程度効率よく4気筒運転,6気筒運転,8気筒運転しながら走行できるか否かと、エンジンを4気筒運転,6気筒運転,8気筒運転する際の駆動系のエネルギ消費量と、を考慮してブレーキB1によってモータMG1の回転軸31aをロックするか否かとエンジン22を4気筒運転するか6気筒運転するか8気筒運転するかを決定すればよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the 4-
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1の回転軸31a(プラネタリギヤ30のサンギヤ)を固定(回転停止)可能なブレーキB1を備えるものとしたが、プラネタリギヤ30のサンギヤ,キャリア,リングギヤのうち2つを接続可能なクラッチを備えるものとしてもよい。この場合でも、実施例と同様の手法により、クラッチをオンとするか否か(サンギヤとキャリアとリングギヤとを一体回転させる)か否かを決定すればよい。例えば、プラネタリギヤ30のサンギヤとキャリアとを接続可能なクラッチを備える場合、このクラッチによってサンギヤとキャリアとを接続する(サンギヤとキャリアとリングギヤとを一体回転させる)と共にエンジンをある程度効率よく2気筒運転,4気筒運転しながら走行できるか否かと、エンジンを2気筒運転,4気筒運転する際の駆動系のエネルギ消費量と、を考慮してこのクラッチによってサンギヤとキャリアとを接続するか否かとエンジン22を2気筒運転するか4気筒運転するかを決定すればよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the brake B1 capable of fixing (stopping rotation) the rotation shaft 31a (the sun gear of the planetary gear 30) of the motor MG1 is provided, but two of the sun gear, the carrier, and the ring gear of the
実施例のハイブリッド自動車20では、2気筒運転,4気筒運転する際の最高効率運転ポイントOtop2,Otop4が予め定められたエンジン22を備えるものとしたが、ストイキでの燃焼とリーンバーンでの燃焼とが可能なエンジン(いわゆる直噴エンジンやリーンバーンエンジン)を備えるものとしてもよい。この場合、実施例と同様の手法により、ストイキで燃焼させるかリーンバーンで燃焼させるかを決定することができる。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the maximum efficiency operation points Otop2 and Otop4 for the two-cylinder operation and the four-cylinder operation are provided with the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2からの動力を駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図15の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2からの動力を駆動軸が接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図15における車輪64a,64bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the power from the motor MG2 is output to the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「プラネタリギヤ」に相当し、ブレーキB1が「ロック機構」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせが「制御手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
ここで、「エンジン」としては、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22に限定されるものではなく、稼働気筒数を変更可能なものであれば如何なるタイプのエンジンであっても構わない。「第1モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、如何なるタイプのモータであっても構わない。「プラネタリギヤ」としては、プラネタリギヤ30(シングルピニオン式のプラネタリギヤ)に限定されるものではなく、ダブルピニオン式のプラネタリギヤや、複数のプラネタリギヤの組み合わせによって構成されたものなど、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたものであれば如何なるタイプのプラネタリギヤであっても構わない。「ロック機構」としては、ブレーキB1に限定されるものではなく、第1モータの回転軸をロック可能なものであれば如何なるタイプのロック機構であっても構わない。「第2モータ」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、駆動軸に回転軸が接続されたものであれば如何なるタイプのモータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ50に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりが可能なものであれば如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「制御手段」としては、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく、単一の電子制御ユニットによって構成されるものなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、ロック2気筒モードでエンジン22が回転数Neloとロックバッテリトルク範囲内かつロック2気筒トルク範囲内のトルクとからなるロック2気筒運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第1制御を実行できると共に、ロック4気筒モードでエンジン22が回転数Neloとロックバッテリトルク範囲内かつロック4気筒トルク範囲内のトルクとからなるロック4気筒運転ポイントで運転されながら要求トルクTr*がリングギヤ軸32aに出力されるよう制御する第2制御を実行できるときに、第1制御での駆動系のエネルギ消費量Elo2が第2制御での駆動系のエネルギ消費量Elo4以下のときには第1制御を実行し、第1制御での駆動系のエネルギ消費量Elo2が第2制御での駆動系のエネルギ消費量Elo4より大きいときには第2制御を実行するものに限定されるものではなく、ロック機構による第1モータの回転軸のロックである所定ロックが行なわれて又は行なわれずエンジンが運転されて駆動軸に要求トルクが出力されるようエンジンと第1モータと第2モータとロック機構とを制御し、要求トルクを含む車両の状態とエンジンの稼働気筒数毎のエネルギ消費量とに基づいて、所定ロックを行なうか否かとエンジンの稼働気筒数とを決定するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “engine” is not limited to the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.
20,120 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、31 サンギヤ、31a 回転軸、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、B1 ブレーキ、MG1,MG2 モータ。
20, 120 Hybrid car, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 planetary gear, 31 sun gear, 31a rotating shaft, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35, reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51a voltage sensor, 51b current sensor, 51c temperature sensor, 52 electronic control unit for battery ( Battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a,
Claims (8)
前記ロック機構による前記第1モータの回転軸のロックである所定ロックが行なわれて又は行なわれず、前記エンジンが運転されて前記駆動軸に要求トルクが出力されるよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータと前記ロック機構とを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記要求トルクを含む車両の状態と前記エンジンの稼働気筒数毎のエネルギ消費量とに基づいて、前記所定ロックを行なうか否かと前記エンジンの稼働気筒数とを決定する手段である、
ハイブリッド自動車。 An engine capable of changing the number of operating cylinders, a first motor, a drive shaft coupled to an axle, a planetary gear connected to an output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and rotation of the first motor A hybrid vehicle comprising: a lock mechanism capable of locking a shaft; a second motor having a rotation shaft connected to the drive shaft; and a battery capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor. ,
The engine and the first motor are configured so that the engine is operated and a required torque is output to the drive shaft with or without performing a predetermined lock, which is a lock of the rotation shaft of the first motor, by the lock mechanism. Control means for controlling the second motor and the lock mechanism;
The control means is means for determining whether or not to perform the predetermined lock and the number of operating cylinders of the engine based on the state of the vehicle including the required torque and the energy consumption for each number of operating cylinders of the engine. is there,
Hybrid car.
前記制御手段は、前記所定ロックを行ない且つ前記エンジンの稼働気筒数を第1値とする第1モードで前記エンジンが第1許容範囲内で運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第1制御を実行できると共に、前記所定ロックを行ない且つ前記エンジンの稼働気筒数を第2値とする第2モードで前記エンジンが第2許容範囲内で運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第2制御を実行できるときにおいて、前記第1制御でのエネルギ消費量である第1エネルギ消費量が前記第2制御でのエネルギ消費量である第2エネルギ消費量以下のときには前記第1制御を実行し、前記第1エネルギ消費量が前記第2エネルギ消費量より大きいときには前記第2制御を実行する手段である、
ハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The control means outputs the required torque to the drive shaft while the engine is operated within a first allowable range in a first mode in which the predetermined lock is performed and the number of operating cylinders of the engine is a first value. In the second mode in which the predetermined lock is performed and the number of operating cylinders of the engine is a second value, while the engine is operated within a second allowable range, The second energy consumption, in which the first energy consumption, which is the energy consumption amount in the first control, is the energy consumption amount in the second control when the second control for controlling to output the required torque can be executed. The first control is executed when the amount is less than the amount, and the second control is executed when the first energy consumption is larger than the second energy consumption.
Hybrid car.
前記制御手段は、前記第1制御を実行できるが前記第2制御を実行できないときには前記第1制御を実行し、前記第1制御を実行できないが前記第2制御を実行できるときには前記第2制御を実行する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to claim 2,
The control means executes the first control when the first control can be executed but the second control cannot be executed, and the second control is executed when the first control cannot be executed but the second control can be executed. Is the means to perform,
Hybrid car.
前記制御手段は、前記第1制御も前記第2制御も実行できないときにおいて、前記所定ロックを行なわずに前記エンジンの稼働気筒数を前記第1値とする第3モードで前記エンジンが第1動作ラインの運転ポイントで運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第3制御でのエネルギ消費量である第3エネルギ消費量が、前記所定ロックを行なわずに前記エンジンの稼働気筒数を前記第2値とする第4モードで前記エンジンが第2動作ラインの運転ポイントで運転されながら前記駆動軸に前記要求トルクが出力されるよう制御する第4制御でのエネルギ消費量である第4エネルギ消費量以下のときには、前記第3制御を実行し、前記第3エネルギ消費量が前記第4エネルギ消費量より大きいときには、前記第4制御を実行する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to claim 2 or 3,
The control means performs the first operation of the engine in a third mode in which the number of operating cylinders of the engine is set to the first value without performing the predetermined lock when the first control and the second control cannot be performed. The third energy consumption, which is the energy consumption in the third control for controlling the output torque to be output to the drive shaft while operating at the operating point of the line, is the operation of the engine without performing the predetermined lock. In the fourth mode in which the number of cylinders is the second value, the energy consumption in the fourth control for controlling the engine to output the required torque to the drive shaft while the engine is operated at the operating point of the second operation line. When the fourth energy consumption is less than or equal to a certain fourth energy consumption, the third control is executed. When the third energy consumption is greater than the fourth energy consumption, the fourth control is performed. It is a means of execution,
Hybrid car.
前記第3エネルギ消費量は、前記要求トルクと前記駆動軸の回転数との積としての走行用パワーを前記エンジンの稼働気筒数が前記第1値のときのエンジン効率がよくなる方向に補正して得られるパワーと前記第1動作ラインとの交点の運転ポイントで、前記エンジンの稼働気筒数を前記第1値として運転するときのエネルギ消費量であり、
前記第4エネルギ消費量は、前記走行用パワーを前記エンジンの稼働気筒数が前記第2値のときのエンジン効率がよくなる方向に補正して得られるパワーと前記第2動作ラインとの交点の運転ポイントで、前記エンジンの稼働気筒数を前記第2値として運転するときのエネルギ消費量である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to claim 4,
The third energy consumption is obtained by correcting the traveling power as the product of the required torque and the rotational speed of the drive shaft in a direction in which engine efficiency is improved when the number of operating cylinders of the engine is the first value. It is an energy consumption amount when the engine is operated with the number of operating cylinders of the engine as the first value at the operation point of the intersection of the obtained power and the first operation line,
The fourth energy consumption is the operation at the intersection of the second operating line with the power obtained by correcting the traveling power so that the engine efficiency is improved when the number of operating cylinders of the engine is the second value. The point is the energy consumption when operating the number of operating cylinders of the engine as the second value,
Hybrid car.
前記第1エネルギ消費量は、前記第1制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量であり、
前記第2エネルギ消費量は、前記第2制御での前記エンジンの単位時間当たりの燃料消費量と前記バッテリの充放電電力を燃料消費量に換算した換算値との和として得られるエネルギ消費量である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 5,
The first energy consumption amount is an energy consumption amount obtained as a sum of a fuel consumption amount per unit time of the engine in the first control and a converted value obtained by converting charge / discharge power of the battery into a fuel consumption amount. Yes,
The second energy consumption is an energy consumption obtained as a sum of a fuel consumption per unit time of the engine in the second control and a conversion value obtained by converting charge / discharge power of the battery into a fuel consumption. is there,
Hybrid car.
前記制御手段は、前記所定ロックを行なって前記要求トルクを前記駆動軸に出力するときに前記バッテリの充放電電力が最大許容電力の範囲内となる前記エンジンのトルク範囲であるロックバッテリトルク範囲と前記第1許容範囲とが少なくとも一部で重複するときには前記第1制御を実行できると判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第1許容範囲とが全く重複しないときには前記第1制御を実行できないと判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第2許容範囲とが少なくとも一部で重複するときには前記第2制御を実行できると判定し、前記ロックバッテリトルク範囲と前記第2許容範囲とが全く重複しないときには前記第2制御を実行できないと判定する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 6,
The control means includes a lock battery torque range that is a torque range of the engine in which charge / discharge power of the battery falls within a range of maximum allowable power when the predetermined lock is performed and the required torque is output to the drive shaft. When the first permissible range overlaps at least partially, it is determined that the first control can be executed, and when the lock battery torque range and the first permissible range do not overlap at all, the first control cannot be executed. And when it is determined that the lock battery torque range and the second permissible range overlap at least partially, it is determined that the second control can be executed, and the lock battery torque range and the second permissible range do not overlap at all. Sometimes it is means for determining that the second control cannot be executed.
Hybrid car.
前記制御手段は、前記所定ロックを行なうときの前記エンジンの回転数が該エンジンを運転する際の下限回転数未満のときには、前記第1制御も前記第2制御も実行できないと判定する手段である、
ハイブリッド自動車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 2 to 7,
The control means is means for determining that neither the first control nor the second control can be executed when the engine speed when performing the predetermined lock is less than a lower limit engine speed when operating the engine. ,
Hybrid car.
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