JP2014100929A - Hybrid car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle. More specifically, the present invention relates to an engine, a first motor, a driving shaft coupled to an axle, an output shaft of the engine, and a planetary gear having three rotating elements connected to a rotating shaft of the first motor. The present invention relates to a hybrid vehicle including a second motor having a rotating shaft connected to a drive shaft, and a battery that exchanges electric power with the first motor and the second motor.
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モータの回転軸とに3つの回転要素が接続された動力分配統合機構と、駆動軸に回転軸が接続された第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力をやりとりするバッテリとを備え、アクセル開度が大きいほど大きくなる傾向で且つ車速が大きいほど大きくなる傾向のアクセル対応回転数を車速における最大回転数から減じて得られる移行回転数と燃費優先動作ラインとを用いて燃費優先動作ラインとパワー優先動作ラインとを切り替える閾値を設定し、要求パワーと閾値との比較によって燃費優先動作ラインとパワー優先動作ラインとを切り替えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。これにより、実行用動作ラインとして燃費優先動作ラインを用いているときに運転者がアクセルペダルを大きく踏み込んだときには、実行用動作ラインとしてパワー優先動作ラインが用いられ、燃費優先動作ラインを用いてエンジンの目標回転数を設定する場合に比して低い回転数をエンジンの目標回転数として設定することができ、車速の増加に対してエンジンの回転数が大きくなりすぎるのを抑制することができる。 Conventionally, this type of hybrid vehicle includes an engine, a first motor, a drive shaft coupled to the axle, an output shaft of the engine, and a power distribution integration in which three rotating elements are connected to the rotating shaft of the first motor. A mechanism, a second motor having a rotating shaft connected to the drive shaft, and a battery that exchanges electric power with the first motor and the second motor, and the larger the accelerator opening, the larger the vehicle speed and the larger the vehicle speed. The threshold for switching between the fuel priority operation line and the power priority operation line is set using the transition rotation speed obtained by subtracting the accelerator compatible rotation speed from the maximum speed at the vehicle speed and the fuel efficiency priority operation line. One that switches between a fuel-priority operation line and a power-priority operation line by comparison with a threshold value has been proposed (see, for example, Patent Document 1). As a result, when the driver depresses the accelerator pedal greatly while using the fuel efficiency priority operation line as the execution operation line, the power priority operation line is used as the execution operation line, and the engine is operated using the fuel efficiency priority operation line. As compared with the case where the target rotational speed is set, a lower rotational speed can be set as the target rotational speed of the engine, and the engine rotational speed can be suppressed from becoming too large with respect to the increase in the vehicle speed.
上述のハイブリッド自動車では、アクセル開度によっては、車速の増加に拘わらず閾値が略一定となる場合が生じ得る。その場合、閾値が大きければドライバビリティ(加速性)が良くなく、閾値が小さければ車両の燃費(効率)が良くない。 In the hybrid vehicle described above, depending on the accelerator opening, the threshold value may be substantially constant regardless of the increase in the vehicle speed. In this case, drivability (acceleration) is not good if the threshold is large, and fuel consumption (efficiency) of the vehicle is not good if the threshold is small.
本発明のハイブリッド自動車は、ドライバビリティと車両の燃費との両立を図ることを主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to achieve both drivability and vehicle fuel efficiency.
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、
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3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、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モータと電力をやりとりするバッテリと、燃費を重視した燃費優先動作ラインと燃費より運転者の要求に対する応答性を重視したパワー優先動作ラインとから選択した動作ラインと、車両に要求される要求パワーと、に応じた運転ポイントで前記エンジンが運転されながら走行するよう前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記燃費優先動作ラインか前記パワー優先動作ラインかの選択に用いる閾値を、車速が高いほど前記燃費優先動作ラインを選択しやすくなるように設定する手段である、
ことを特徴とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An engine, a first motor, a drive shaft connected to an axle, a planetary gear in which three rotation elements are connected to an output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and a rotation shaft connected to the drive shaft A second motor, a battery that exchanges electric power with the first motor and the second motor, a fuel priority operation line that emphasizes fuel efficiency, and a power priority operation line that emphasizes responsiveness to a driver's request rather than fuel efficiency Control means for controlling the engine, the first motor, and the second motor so that the engine travels while the engine is operated at an operation point corresponding to the operation line selected from , A hybrid vehicle comprising:
The control means is a means for setting a threshold value used for selecting the fuel consumption priority operation line or the power priority operation line so that the fuel efficiency priority operation line can be selected more easily as the vehicle speed is higher.
It is characterized by that.
この本発明のハイブリッド自動車では、燃費を重視した燃費優先動作ラインと燃費より運転者の要求に対する応答性を重視したパワー優先動作ラインとから選択した動作ラインと、車両に要求される要求パワーと、に応じた運転ポイントでエンジンが運転されながら走行するようエンジンと第1モータと第2モータとを制御するものにおいて、燃費優先動作ラインかパワー優先動作ラインかの選択に用いる閾値を、車速が高いほど燃費優先動作ラインを選択しやすくなるように設定する。これにより、車速が低いときには、パワー優先動作ラインを選択しやすくなることによって、ドライビリティ(加速性)の向上とエンジンの回転数の増加の抑制とを図ることができる。また、車速が高いときには、燃費優先動作ラインを選択しやすくなることによって、車両の燃費の向上を図ることができる。これらの結果、ドライバビリティと車両の燃費との両立を図ることができる。ここで、「燃費動作ライン」は、エンジンを効率よく動作させるための動作ラインであり、「パワー優先動作ライン」は、同一回転数に対して燃費動作ラインより高トルク(高パワー)をエンジンから出力させるための動作ラインである。 In the hybrid vehicle of the present invention, an operation line selected from a fuel efficiency priority operation line that emphasizes fuel efficiency and a power priority operation line that emphasizes responsiveness to a driver's request rather than fuel efficiency, a required power required for the vehicle, In which the engine, the first motor, and the second motor are controlled to run while the engine is operated at a driving point corresponding to the vehicle, the threshold used for selecting the fuel priority operation line or the power priority operation line is high. It is set so that the fuel efficiency priority operation line can be selected more easily. As a result, when the vehicle speed is low, it becomes easier to select the power priority operation line, so that it is possible to improve the drivability (acceleration) and suppress the increase in the engine speed. Further, when the vehicle speed is high, the fuel efficiency of the vehicle can be improved by making it easier to select the fuel efficiency priority operation line. As a result, it is possible to achieve both drivability and vehicle fuel efficiency. Here, the “fuel efficiency operation line” is an operation line for operating the engine efficiently, and the “power priority operation line” is a higher torque (high power) than the fuel efficiency operation line for the same number of revolutions from the engine. This is an operation line for outputting.
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、前記要求パワーが車速が高いほど大きくなる傾向の前記閾値未満のときには前記燃費優先動作ラインを選択し、前記要求パワーが前記閾値以上のときには前記パワー優先動作ラインを選択する手段である、ものとすることもできる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the control means selects the fuel consumption priority operation line when the required power is less than the threshold value that tends to increase as the vehicle speed increases, and when the required power is equal to or higher than the threshold value, the power is selected. It may be a means for selecting a priority operation line.
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のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータ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の図示しないスイッチング素子をスイッチング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、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
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 engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the operating state of 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 motor ECU 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . 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許容入出力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、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。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。
Although not shown, the HVECU 70 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. The HVECU 70 includes an ignition signal from the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に出力すべき要求トルクTr*を計算し、この要求トルクTr*に対応する要求動力が駆動軸36に出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード,エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力を駆動軸36に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようエンジン22とモータMG1とモータMG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
In 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の動作について説明する。図2は、実施例のHVECU70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆動制御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の入出力制限Win,Woutなど制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータ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の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の蓄電割合SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, first, the CPU 72 of 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とに基づいて走行に要求される(駆動軸36に出力すべき)要求トルクTr*を設定し(ステップS110)、設定した要求トルクTr*に駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2回転数や車速Vに換算係数kを乗じて得られる回転数など)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算し(ステップS112)、計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両に要求される要求パワーPe*を計算する(ステップS114)。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3に示す。 When the data is input in this way, the required torque Tr * required for traveling (to be output to the drive shaft 36) is set based on the input accelerator opening Acc and the vehicle speed V (step S110), and the set required torque Tr * Is multiplied by the rotational speed Nr of the ring gear shaft 32a as the drive shaft (for example, the rotational speed Nm2 of the motor MG2 or the rotational speed obtained by multiplying the vehicle speed V by the conversion factor k). Power Pdrv * is calculated (step S112), and the required power required for the vehicle by subtracting the charge / discharge required power Pb * of the battery 50 (a positive value when discharging from the battery 50) from the calculated traveling power Pdrv *. Pe * is calculated (step S114). Here, in the embodiment, the required torque Tr * is stored in the ROM 74 as a required torque setting map by predetermining the relationship among the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr *. When the vehicle speed V is given, the corresponding required torque Tr * is derived and set from the stored map. An example of the required torque setting map is shown in FIG.
続いて、後述の実行用動作ライン設定処理により、燃費を重視(優先)した燃費優先動作ラインと燃費より運転者の要求(アクセル操作)に対する応答性を重視(優先)したパワー優先動作ラインとから実行用動作ラインを設定し(ステップS120)、設定した実行用動作ラインと要求パワーPe*とに基づいてエンジン22の運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS130)。ここで、燃費優先動作ラインは、エンジン22を効率よく動作させるための回転数とトルクとの関係をラインとして定めたものであり、パワー優先動作ラインは、同一回転数に対して燃費優先動作ラインより高トルク(高パワー)をエンジン22から出力させるための回転数とトルクとの関係をラインとして定めたものである。図4は、燃費優先動作ラインおよびパワー優先動作ラインと要求パワーPe*との関係の一例を示す説明図である。エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とは、要求パワーPe*が一定の曲線(要求パワーPe*の等パワーライン)と実行用動作ラインとの交点として求めることができる。具体的には、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とは、燃費優先動作ラインが実行用動作ラインに設定されているときには、要求パワーPe*が一定の曲線との燃費優先動作ラインとの交点(回転数N1,トルクT1)として求めることができ、パワー優先動作ラインが実行用動作ラインに設定されているときには、要求パワーPe*が一定の曲線とパワー優先動作ラインとの交点(回転数N2,トルクT2)として求めることができる。
Subsequently, from the execution operation line setting process described later, from the fuel priority operation line that emphasizes (priority) fuel efficiency and the power priority operation line that emphasizes (priority) responsiveness to the driver's request (accelerator operation) rather than fuel efficiency An execution operation line is set (step S120), and a target rotational speed Ne * and a target torque Te * as operation points of the
次に、エンジン22の目標回転数Ne*と駆動軸36の回転数Nr(モータMG2の回転数Nm2)とプラネタリギヤ30のギヤ比ρとを用いて次式(1)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(2)によりモータMG1から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm1*を計算する(ステップS140)。ここで、式(1)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5は、エンジン22からパワーを出力しながら走行してい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。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であるリングギヤ32の回転数Nrを示す。また、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から出力されて駆動軸36に作用するトルクとを示す。式(1)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(2)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(2)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。
Next, using the target rotational speed Ne * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/ρ (1)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / ρ (1)
Tm1 * =-ρ ・ Te * / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
続いて、次式(3)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を計算すると共に(ステップS150)、式(4)および式(5)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(ステップS160)、式(6)に示すように、設定した仮トルクTm2tmpをトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm2*を設定する(ステップS170)。ここで、式(3)は、図5の共線図から容易に導くことができる。
Subsequently, as shown in the following formula (3), a value obtained by adding the torque command Tm1 * of the motor MG1 divided by the gear ratio ρ of the
Tm2tmp=Tr*+Tm1*/ρ (3)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (4)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (6)
Tm2tmp = Tr * + Tm1 * / ρ (3)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (5)
Tm2 * = max (min (Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (6)
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、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信して(ステップS180)、本ルーチンを終了する。エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる目標運転ポイントで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、燃費優先動作ラインと要求パワーPe*とに応じた運転ポイントまたはパワー優先動作ラインと要求パワーPe*とに応じた運転ポイントでエンジン22を運転しながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*(走行用パワーPdrv*)を駆動軸36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
以上、図2の駆動制御ルーチンについて説明した。次に、図2の駆動制御ルーチンのステップ180の処理(実行用動作ライン設定処理)について説明する。図6は、実行用動作ライン設定処理の一例を示すフローチャートである。 The drive control routine of FIG. 2 has been described above. Next, the processing in step 180 (execution operation line setting processing) of the drive control routine of FIG. 2 will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of the execution operation line setting process.
実行用動作ライン設定処理では、車速Vに基づいて閾値Prefを設定し(ステップS200)、要求パワーPe*を閾値Prefと比較する(ステップS210)。そして、要求パワーPe*が閾値Pref未満のときには、燃費動作ラインを実行用動作ラインに設定して(ステップS220)、本ルーチンを終了する。一方、要求パワーPe*が閾値Pref以上のときには、パワー優先動作ラインを実行用動作ラインに設定して(ステップS230)、本ルーチンを終了する。 In the execution operation line setting process, a threshold value Pref is set based on the vehicle speed V (step S200), and the required power Pe * is compared with the threshold value Pref (step S210). When the required power Pe * is less than the threshold value Pref, the fuel efficiency operation line is set as the execution operation line (step S220), and this routine is terminated. On the other hand, when the required power Pe * is equal to or greater than the threshold value Pref, the power priority operation line is set as an execution operation line (step S230), and this routine is terminated.
ここで、閾値Prefは、実行用動作ラインを燃費優先動作ラインとパワー優先動作ラインとの間で切り替えるのに用いられるものであり、実施例では、車速Vと閾値Prefとの関係を予め定めて閾値設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、閾値設定用マップが与えられると記憶したマップから対応する閾値Prefを導出して設定するものとした。閾値設定用マップの一例を図7に示す。閾値Prefは、図示するように、車速Vが高いほど高くなる傾向に設定するものとした。このように閾値Prefを設定することにより、車速Vが低いときには、パワー優先動作ラインを選択しやすくなり、ドライビリティ(加速性)の向上とエンジン22の回転数Neの増加の抑制とを図ることができる。また、車速Vが高いときには、燃費優先動作ラインを選択しやすくなり、車両の燃費の向上を図ることができる。これらの結果、ドライバビリティと車両の燃費との両立を図ることができる。なお、低車速でエンジン22の回転数Neの増加の抑制を図ると共に高車速で車両の燃費の向上を図るのは、低車速では走行によって生じる走行騒音が小さいためにエンジン22の回転数Neが過度に増加することによる違和感を運転者に感じさせやすいと考えられ、高車速では走行騒音が大きいためにエンジン22の回転数Neの増加による違和感を運転者に感じさせにくいと考えられる、などの理由に基づく。
Here, the threshold value Pref is used to switch the execution operation line between the fuel efficiency priority operation line and the power priority operation line. In the embodiment, the relationship between the vehicle speed V and the threshold value Pref is determined in advance. The threshold setting map is stored in a ROM (not shown), and when the threshold setting map is given, the corresponding threshold value Pref is derived and set from the stored map. An example of the threshold setting map is shown in FIG. As shown in the figure, the threshold value Pref is set so as to increase as the vehicle speed V increases. By setting the threshold value Pref in this way, when the vehicle speed V is low, it becomes easy to select the power priority operation line, and improvement of dryness (acceleration) and suppression of increase in the rotational speed Ne of the
図8は、アクセル開度Accが踏み込んだときのエンジン22の運転ポイントの変化の様子の一例を示す説明図である。図中、破線は低車速のときの様子であり、一点鎖線は高車速のときの様子である。図示するように、低車速では、要求パワーPe*(目標回転数Ne*)が比較的小さい段階での実行用動作ラインの燃費優先動作ラインからパワー優先動作ラインへの切替を伴ってエンジン22の運転ポイントを変化させることにより、ドライビリティの向上とエンジンの回転数の増加の抑制とを図ることができる。一方、高車速では、要求パワーPe*(目標回転数Ne*)が大きくなってからの実行用動作ラインの燃費優先動作ラインからパワー優先動作ラインへの切替を伴ってエンジン22の運転ポイントを変化させることにより、車両の燃費の向上を図ることができる。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a change in the operating point of 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、要求パワーPe*が車速Vが高いほど大きくなる傾向に設定した閾値Pref未満のときには燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、要求パワーPe*が閾値Pref以上のときにはパワー優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、設定した実行用動作ラインと要求パワーPe*とに応じた目標運転ポイントでエンジン22が運転されながら走行するようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、車速Vが低いときにはドライビリティ(加速性)の向上とエンジンの回転数の増加の抑制とを図ることができ、車速Vが高いときには車両の燃費の向上を図ることができる。これらの結果、ドライバビリティと車両の燃費との両立を図ることができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2からの動力を駆動輪63a,63bに接続された駆動軸36に出力するものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2からの動力を駆動軸36が接続された車軸(駆動輪38a,38bに接続された車軸)とは異なる車軸(図9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
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、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、要求パワーPe*が車速Vが高いほど大きくなる傾向に設定した閾値Pref未満のときには燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、要求パワーPe*が閾値Pref以上のときにはパワー優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、設定した実行用動作ラインと要求パワーPe*とに応じた目標運転ポイントでエンジン22が運転されながら走行するよう、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*を設定してエンジンECU24やモータECU40に送信する図2の駆動制御ルーチンを実行するHVECU70と、HVECU70からのエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*に基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24と、HVECU70からのモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「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、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、誘導電動機など、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。「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、誘導電動機など、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モータと電力をやりとりする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、要求パワーPe*が車速Vが高いほど大きくなる傾向に設定した閾値Pref未満のときには燃費優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、要求パワーPe*が閾値Pref以上のときにはパワー優先動作ラインを実行用動作ラインに設定し、設定した実行用動作ラインと要求パワーPe*とに応じた目標運転ポイントでエンジン22が運転されながら走行するようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものに限定されるものではなく、燃費を重視した燃費優先動作ラインと燃費より運転者の要求に対する応答性を重視したパワー優先動作ラインとから選択した動作ラインと、車両に要求される要求パワーと、に応じた運転ポイントでエンジンが運転されながら走行するようエンジンと第1モータと第2モータとを制御し、燃費優先動作ラインかパワー優先動作ラインかの選択に用いる閾値を、車速が高いほど燃費優先動作ラインを選択しやすくなるように設定するものであれば如何なるものとしても構わない。
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、23 クランクポジションセンサ、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、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、39a,39b 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、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、MG1,MG2 モータ。
20, 120 Hybrid vehicle, 22 engine, 23 crank position sensor, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 planetary gear, 36 drive shaft, 37 differential gear, 38a, 38b drive wheel, 39a,
Claims (2)
前記制御手段は、前記燃費優先動作ラインか前記パワー優先動作ラインかの選択に用いる閾値を、車速が高いほど前記燃費優先動作ラインを選択しやすくなるように設定する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。 An engine, a first motor, a drive shaft connected to an axle, a planetary gear in which three rotation elements are connected to an output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and a rotation shaft connected to the drive shaft A second motor, a battery that exchanges electric power with the first motor and the second motor, a fuel priority operation line that emphasizes fuel efficiency, and a power priority operation line that emphasizes responsiveness to a driver's request rather than fuel efficiency Control means for controlling the engine, the first motor, and the second motor so that the engine travels while the engine is operated at an operation point corresponding to the operation line selected from , A hybrid vehicle comprising:
The control means is a means for setting a threshold value used for selecting the fuel consumption priority operation line or the power priority operation line so that the fuel efficiency priority operation line can be selected more easily as the vehicle speed is higher.
A hybrid vehicle characterized by that.
前記制御手段は、前記要求パワーが車速が高いほど大きくなる傾向の前記閾値未満のときには前記燃費優先動作ラインを選択し、前記要求パワーが前記閾値以上のときには前記パワー優先動作ラインを選択する手段である、
ハイブリッド自動車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The control means is a means for selecting the fuel consumption priority operation line when the required power is less than the threshold value that tends to increase as the vehicle speed increases, and selecting the power priority operation line when the required power is greater than or equal to the threshold value. is there,
Hybrid car.
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