JP2015058786A - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】減速時におけるバッテリの保護とエンジンの失火防止とを両立し得るハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】本発明の制御装置は、バッテリの充電可能電力Winに基づいてモータ・ジェネレータの回生可能トルクTmcを算出しS3、減速時のエンジントルクである減速時エンジントルクTepを、エンジン下限トルクと回生可能トルクTmcとに基づいて算出しS4、減速時エンジントルクTepにてエンジンが運転された場合に失火を回避し得る許容EGR量QPegrに制限されるようにEGR装置を制御するS7。【選択図】図2
Description
本発明は、排気の一部を吸気系に還流するEGR装置を有したエンジンと、モータ・ジェネレータと、モータ・ジェネレータが発電する電力を蓄電可能なバッテリとを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置に関する。
ハイブリッド車両の制御装置として、エンジンの次サイクルで失火条件が成立していると判定した場合に、次サイクルのEGR率に応じてエンジンの出力トルクが要求トルクよりも大きくなるようにエンジンを制御するとともに、要求トルクに対するエンジンの出力トルクの余剰分を電気エネルギーとしてバッテリに充電するようにモータ・ジェネレータを制御するものが知られている(特許文献1)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2及び3が存在する。
特許文献1の制御装置は、減速時の残留EGRによってエンジンが失火することを抑制するようにエンジントルクを増加させて、要求トルクに対する余剰分をモータ・ジェネレータで回生する。しかし、その回生量が大きくなってバッテリへの充電可能電力を超えてしまうとバッテリの耐久性が低下する。上記の余剰分を減らして回生量を抑制するためにエンジントルクを無条件に低下するとエンジンが失火するおそれがある。
そこで、本発明は、減速時におけるバッテリの保護とエンジンの失火防止とを両立し得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
本発明の制御装置は、排気の一部を吸気系に還流するEGR装置を有したエンジンと、モータ・ジェネレータと、前記モータ・ジェネレータが発電する電力を蓄電可能なバッテリとを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置において、前記バッテリの充電可能電力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回生可能トルクを算出する回生可能トルク算出手段と、減速時のエンジントルクである減速時エンジントルクを、エンジン下限トルクと前記回生可能トルクとに基づいて算出する減速時エンジントルク算出手段と、前記減速時エンジントルクにて前記エンジンが運転された場合に失火を回避し得る許容EGR量に制限されるように前記EGR装置を制御するEGR制限手段と、を備えるものである(請求項1)。
本発明の制御装置によれば、バッテリの充電可能電力に基づいて算出された回生可能トルクが考慮されて減速時エンジントルクが算出され、その減速時エンジントルクでエンジンが運転された場合に失火を回避し得る許容EGR量に制限される。これにより、バッテリの充電可能電力を超えることを抑制できるとともにエンジンの失火を回避できる。したがって、減速時におけるバッテリの保護とエンジンの失火防止とを両立し得る。
図1に示すように、車両1は複数の動力源を組み合わせたハイブリッド車両として構成されている。車両1は、エンジン3と、2つのモータ・ジェネレータ4、5とを走行用の動力源として備えている。エンジン3は4つの気筒10を備えた直列4気筒型の内燃機関である。
エンジン3の各気筒10には吸気通路11と排気通路12とがそれぞれ接続されている。吸気通路11には各気筒10に吸気を分配する吸気マニホールド11aが含まれ、排気通路12には各気筒10の排気を集合する排気マニホールド12aが含まれている。吸気通路11には、空気濾過用のエアクリーナ13、空気流量を調整可能なスロットルバルブ14、ターボチャージャ15のコンプレッサ15a、及びインタークーラ16がそれぞれ設けられている。排気通路12には、ターボチャージャ15のタービン15b、主に冷間時の排気浄化を行うスタート触媒17、及び排気中の有害成分を浄化するNOx触媒18がそれぞれ設けられている。NOx触媒18は周知の吸蔵還元型のNOx触媒である。
エンジン3には排気の一部を吸気系に還流するEGR装置20が設けられている。EGR装置20は、排気通路12と吸気通路11とを結ぶEGR通路21と、EGR通路21に導かれる排気(EGRガス)を冷却するEGRクーラ22と、EGRガスの流量を調整するEGRバルブ23とを備えている。EGR通路21は、その排気側の一端がスタート触媒17とNOx触媒18との間の排気通路12に接続され、吸気側の一端がスロットルバルブ14とターボチャージャ15のコンプレッサ15aとの間の吸気通路11に接続されている。
エンジン3と第1モータ・ジェネレータ4とは動力分割機構6に接続されている。動力分割機構6の出力は出力ギア30に伝達される。出力ギア30と第2モータ・ジェネレータ5とは互いに連結されていて一体回転する。出力ギア30から出力した動力は減速装置31及び差動装置32を介して駆動輪33に伝達される。第1モータ・ジェネレータ4はステータ4aとロータ4bとを有する。第1モータ・ジェネレータ4は、動力分割機構6にて分割されたエンジン3の動力を受けて発電する発電機として機能するとともに、交流電力にて駆動される電動機としても機能する。同様に、第2モータ・ジェネレータ5はステータ5aとロータ5bとを有し、電動機及び発電機としてそれぞれ機能する。各モータ・ジェネレータ4、5はモータ用制御装置35を介してバッテリ36に接続される。モータ用制御装置35は各モータ・ジェネレータ4、5が発電した電力を直流変換してバッテリ36に蓄電するとともにバッテリ36の電力を交流変換して各モータ・ジェネレータ4、5に供給する。
動力分割機構6はシングルピニオン型の遊星歯車機構として構成されており、サンギアSと、リングギアRと、これらのギアS、Rに噛み合うピニオンPを自転及び公転可能な状態で保持するプラネタリキャリアCとを有している。サンギアSは第1モータ・ジェネレータ4のロータ4aに連結され、リングギアRは出力ギア30に連結され、プラネタリキャリアCはエンジン3のクランク軸7に連結される。なお、クランク軸7とプラネタリキャリアCとの間にはダンパ8が介在し、そのダンパ8はエンジン3のトルク変動を吸収する。
車両1の制御は電子制御装置(ECU)40にて制御される。ECU40はエンジン3及び各モータ・ジェネレータ4、5に対して各種の制御を行う。以下、本発明に関連してECU40が行う主要な制御について説明する。ECU40には、多数のセンサの信号が入力されるが、本発明に関連するものとしては、アクセルペダル35の踏み込み量(アクセル開度)に応じた信号を出力するアクセル開度センサ41、車両1の速度(車速)に応じた信号を出力する車速センサ42、バッテリ36の蓄電率に応じた信号を出力するSOCセンサ43、バッテリ36の温度に応じた信号を出力する温度センサ44、及び第2モータ・ジェネレータ5のモータ回転数に応じた信号を出力するレゾルバ45の各信号がECU40に入力される。
ECU40は、アクセル開度センサ41の出力信号と車速センサ42の出力信号とを参照して運転者が要求する要求トルクを計算し、その要求トルクに対するシステム効率が最適となるように各種のモードを切り替えながら車両1を制御する。例えば、エンジン3の熱効率が低下する低負荷領域ではエンジン3の燃焼を停止して第2モータ・ジェネレータ5を駆動するEVモードが選択される。また、エンジン3だけではトルクが不足する場合は、エンジン3とともに第2モータ・ジェネレータ5を走行用駆動源とするハイブリッドモードが選択される。ハイブリッドモードが選択された場合、要求トルクはエンジン3のエンジントルクと、第2モータ・ジェネレータ5のモータトルクとの合算により出力される。すなわち、エンジントルクをTe、モータトルクをTmとした場合、要求トルクTqは、Tq=Te×1/(1+ρ)+Tmで定義される。なお、ρは動力分割機構6のプラネタリギア比である。要求トルクTqに対するエンジントルクTeとモータトルクTmとの配分は、エンジン回転数とエンジントルクとで定義されたエンジン3の動作点の変化とともに変化する。
車両1の減速時にはエンジントルクが低下して吸入空気量が減るため、減速前に実施していたEGRガスが減速後に吸気通路11に残留する残留EGRを原因とした失火が発生する可能性がある。残留EGRはEGRバルブ23から吸気マニホールド11aまでの吸気通路11内で発生する(図1参照)。本形態の制御は残留EGRが解消するまでの間にECU40が実施する制御に特徴がある。以下、図2及び図3を参照しながら本形態に係る制御について説明する。
図2の制御ルーチンのプログラムは、ECU40に記憶されており適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップS1において、ECU40はバッテリ36の充電可能電力Winを算出する。充電可能電力Winはバッテリ36の蓄電率及び温度の関数である。そこで、バッテリ36の蓄電率及び温度を変数に含む近似的な計算式やマップ等を予め準備しておき、ECU40はSOCセンサ43の出力信号を参照してバッテリ36の蓄電率を取得するとともに、温度センサ44の出力信号を参照してバッテリ36の温度を取得し、予め準備された計算式やマップを利用して充電可能電力Winを算出する。
ステップS2において、ECU40はレゾルバ45の出力信号を参照して第2モータ・ジェネレータ5のモータ回転数Nmgを取得する。ステップS3において、ECU40は充電可能電力Winに基づいて第2モータ・ジェネレータ5の回生可能トルクTmcを算出する。より具体的には、ステップS1で算出した充電可能電力WinとステップS2で取得したモータ回転数Nmgとを以下の式1に代入することにより、回生可能トルクTmcを算出する。
Tmc=Win/Nmg×1000×60/2π/ηmg ……1
ただし、式1において、ηmgは第2モータ・ジェネレータ5の効率であり、各物理量の単位は、Tmc[N・m]、Win[kW]、及びNmg[rpm]である。
ステップS4において、ECU40はエンジン下限トルクTedと回生可能トルクTmcとに基づいて減速時エンジントルクTepを算出する。エンジン下限トルクTedは現在の走行条件で運転者が減速感等を満足するためのエンジントルクの下限値として定義され、走行条件毎に予め設定されている。例えば、アクセル開度が0の時のエンジン負トルクがエンジン下限トルクTedに相当する。減速時エンジントルクTepは減速時に駆動輪33から出力されるべき下限トルクを満足させるエンジントルクを意味し、以下の式2に基づいてECU40にて算出される。
Tep=Ted−Tmc×(1+ρ) ……2
ただし、式2において、ρは動力分割機構6のプラネタリギア比である。
ステップS5において、ECU40は許容EGR量QPegrを算出する。許容EGR量QPegrはエンジン3が減速時エンジントルクTepで運転された場合に失火を回避し得るEGR量を意味し実験的に定められる。ECU40は、実機試験やシミュレーションに基づいて作成され、減速先トルクTepを変数として許容EGR量QPegrを与えるマップを予め記憶しておく。そして、ECU40は、ステップS4で算出した減速時エンジントルクTepに対応する許容EGR量QPegrをそのマップを参照することによって算出する。
ステップS6において、ECU40は許容EGR量QPegrを、許容EGR率RPegrに換算する。具体的には、次の式3を利用してこの換算を実施する。
RPegr=QPegr/Vegr ……3
ただし、式3において、Vegrは残留EGR容積を意味し、EGRバルブ23から吸気マニホールド11aまでの容積に相当する。
ステップS7において、ECU40はEGR率が許容EGR率RPegrに制限されるようにEGR装置20(EGRバルブ23)を制御する。換言すれば、ECU40は、EGR率が許容EGR率RPegrを上回らないように上限ガードをかける。
ステップS8において、ECU40は減速後所定時間経過したか否かを判定する。この所定時間は残留EGRが解消する時間に相当する。減速後所定時間経過した場合はステップS9に進んでエンジン3及びEGR装置20に対する通常制御を行う。一方、減速後所定時間経過していない場合はステップS10に進む。
ステップS10において、ECU40はエンジントルクが減速時エンジントルクTepに制限されるようにエンジン3を制御する。換言すれば、ECU40は、エンジントルクが減速時エンジントルクTepを下回らないように下限ガードをかける。
図2の制御ルーチンを実施した制御結果の一例を、図3を参照しながら説明する。図3に示したように、比較例は時刻t1で減速が開始されて残留EGRが解消される時刻t3までの間に、エンジントルクが一点鎖線で示した通常時トルクよりも矢印方向に嵩上げされる結果、新気量が増えてEGR率が低下して破線で示すように失火域に達することが回避される。これにより、エンジン3の失火を回避できる。しかし、嵩上げ時のエンジントルクの余剰分が大きいため、第2モータ・ジェネレータ5による回生時のモータトルクの絶対値が大きくなり充電量が充電可能電力Winをハッチングで示した範囲で超えてしまう。そのため、バッテリ36を傷めて耐久性が低下する。
これに対して、本形態の場合には、回生時におけるモータトルクが、バッテリ36の充電可能電力Winに基づいて算出された回生可能トルクTmcに抑えられ、かつ嵩上げされるエンジントルクが、回生可能トルクTmcとエンジン下限トルクTedとに基づいて算出された減速時エンジントルクTepに制限される(下限ガード)。そして、減速時エンジントルクTepの運転で失火を回避できる許容EGR率RPegrに制限されるので、充放電量が充電可能電力Winを超えることを回避しつつ、失火を回避し得る最大限のEGRの実施が可能となる。よって、減速時におけるバッテリ36の保護とエンジン3の失火防止とを両立し得る。
ECU40は、図2のステップS3を実行することにより本発明に係る回生可能トルク算出手段として機能し、図2のステップS4を実行することにより本発明に係る減速時エンジントルク算出手段として機能し、図2のステップS10を実行することにより本発明に係るEGR制限手段として機能する。
ただし、本発明は上記形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の制御装置の適用対象としては、図1に示した形態のハイブリッド車両に限らない。例えば、一つのモータ・ジェネレータがエンジンに直結された形態のハイブリッド車両に対しても本発明を適用できる。
上記形態では、減速時のEGR量を制限する際に、許容EGR量QPegrを算出してからこれを許容EGR率RPegrに換算しているが、本発明は、許容EGR量QPegrを制御目標としてEGR装置20(EGRバルブ23)を制御する形態で実施することも可能である。
1 ハイブリッド車両
3 エンジン
5 第2モータ・ジェネレータ(モータ・ジェネレータ)
20 EGR装置
33 駆動輪
36 バッテリ
40 ECU(回生可能トルク算出手段、減速時エンジントルク算出手段、EGR制限手段)
3 エンジン
5 第2モータ・ジェネレータ(モータ・ジェネレータ)
20 EGR装置
33 駆動輪
36 バッテリ
40 ECU(回生可能トルク算出手段、減速時エンジントルク算出手段、EGR制限手段)
Claims (1)
- 排気の一部を吸気系に還流するEGR装置を有したエンジンと、モータ・ジェネレータと、前記モータ・ジェネレータが発電する電力を蓄電可能なバッテリとを備えたハイブリッド車両に適用される制御装置において、
前記バッテリの充電可能電力に基づいて前記モータ・ジェネレータの回生可能トルクを算出する回生可能トルク算出手段と、
減速時のエンジントルクである減速時エンジントルクを、エンジン下限トルクと前記回生可能トルクとに基づいて算出する減速時エンジントルク算出手段と、
前記減速時エンジントルクにて前記エンジンが運転された場合に失火を回避し得る許容EGR量に制限されるように前記EGR装置を制御するEGR制限手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013193227A JP2015058786A (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | ハイブリッド車両の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013193227A JP2015058786A (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | ハイブリッド車両の制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015058786A true JP2015058786A (ja) | 2015-03-30 |
Family
ID=52816672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013193227A Pending JP2015058786A (ja) | 2013-09-18 | 2013-09-18 | ハイブリッド車両の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015058786A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9744965B2 (en) | 2015-09-02 | 2017-08-29 | Hyundai Motor Company | Engine operation control system and method of eco-friendly vehicle |
JP2020176577A (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-29 | 日産自動車株式会社 | 車両の制御方法及び車両 |
CN113074045A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-06 | 东风柳州汽车有限公司 | 发动机失火诊断方法、装置、设备及存储介质 |
-
2013
- 2013-09-18 JP JP2013193227A patent/JP2015058786A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9744965B2 (en) | 2015-09-02 | 2017-08-29 | Hyundai Motor Company | Engine operation control system and method of eco-friendly vehicle |
JP2020176577A (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-29 | 日産自動車株式会社 | 車両の制御方法及び車両 |
JP7360804B2 (ja) | 2019-04-19 | 2023-10-13 | 日産自動車株式会社 | 車両の制御方法及び車両 |
CN113074045A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-06 | 东风柳州汽车有限公司 | 发动机失火诊断方法、装置、设备及存储介质 |
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