JP2015093573A - ハイブリッド車両 - Google Patents

Abstract

【課題】気圧が低いときに走行用のトルクの急減を抑制する。
【解決手段】走行に要求される要求トルクを気圧ＤＰに基づくエンジンのトルク低下分だけ制限した指令トルクＴｒｃ＊を設定し、エンジンから出力されるパワーが指令トルクに基づく要求パワーとなるようエンジンを制御すると共に車両が指令トルクＴｒｃ＊で走行するよう２つのモータを制御する。これにより、気圧が低いときにバッテリの残容量ＳＯＣの低下を抑制して、走行用のトルクの急減を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ハイブリッド車両に関し、詳しくは、エンジンと、モータと、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車両に関する。

従来、この種のハイブリッド車両としては、エンジンと、モータと、モータに接続されたバッテリとを備え、車速とアクセル開度とに基づく要求駆動力を大気圧に応じて低くなるよう補正し、補正した補正駆動力で走行するようエンジンとモータとを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このハイブリッド車両では、こうした制御により、大気圧に応じてエンジンの出力とモータの出力とを低下させて、バッテリに蓄えられている電力が早期に枯渇し、モータの出力が急に低下することを抑制することができる。

特開２００９−１７３２３５号公報

上述したハイブリッド車両では、補正前の要求駆動力で走行するようエンジンとモータとを制御するものに比してバッテリの蓄電量の低下が抑制されるものの、エンジンが大気圧に応じて補正した補正駆動力に基づいて制御されるため、エンジンの実際の出力は補正駆動力に基づく出力から更に低下してしまい、その分モータの出力が増加してバッテリの蓄電量が低下したり、バッテリの蓄電量の低下により駆動力が急減する場合がある。

本発明のハイブリッド車両は、気圧が低いときに走行用のトルクの急減を抑制することを主目的とする。

本発明のハイブリッド車両は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のハイブリッド車両は、
エンジンと、モータと、前記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車両において、
走行に要求される要求トルクを気圧に基づく前記エンジンのトルク低下分だけ制限した指令トルクを設定し、前記エンジンから出力されるパワーが前記指令トルクに基づくパワーとなるよう前記エンジンを制御すると共に前記指令トルクで走行するよう前記モータを制御する制御手段
を備えることを特徴とする。

この本発明のハイブリッド車両では、走行に要求される要求トルクを気圧に基づくエンジンのトルク低下分だけ制限した指令トルクを設定し、エンジンから出力されるパワーが指令トルクに基づくパワーとなるようエンジンを制御すると共に車両が指令トルクで走行するようモータを制御する。これにより、気圧が低いときにエンジンのトルクが指令トルクより低下することを抑制することができるから、モータから出力するトルクの増加を抑制することができる。この結果、気圧が低いときにバッテリの蓄電量の低下を抑制することができ、バッテリの蓄電量の低下による走行用のトルクの急減を抑制することができる。

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。 指令トルクＴｒｃ＊を設定するための指令トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。 エンジン２２の動作ラインの一例と目標動作点（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）を設定する様子を説明するための説明図である。 エンジン２２から出力されるトルク（エンジントルク）とモータＭＧ２から出力されるトルク（モータＭＧ２トルク）とのトルク配分の一例を示す説明図である。

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。

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３４ａ，３４ｂにデファレンシャルギヤ３２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、図示しない複数のスイッチング素子のスイッチングによってモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動するインバータ４１，４２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、車両全体を制御するＨＶＥＣＵ７０と、を備える。

ＨＶＥＣＵ７０は、図示しない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、ＣＰＵの他に、図示しないが、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，入出力ポートおよび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，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフト位置センサ８２からのシフト位置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，気圧を検出する気圧センサ９０からの気圧ＤＰ（ｋＰａ），エンジン２２の吸気温度を検出する温度センサ９２から吸気温度ＩＡＴ（℃）などエンジン２２の状態を検出する種々のセンサからの信号などエンジン２２の運転制御に必要な信号，モータＭＧ１，ＭＧ２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置検出センサからの信号などモータＭＧ１，ＭＧ２を駆動制御するために必要な信号，バッテリ５０の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧Ｖｂやバッテリ５０から出力される電流を検出する電流センサからのバッテリ電流Ｉｂなどバッテリ５０を管理するのに必要な信号などが入力ポートを介して入力されている。また、ＨＶＥＣＵ７０からは、エンジン２２の運転制御をするための運転制御信号やインバータ４１，４２へのスイッチング制御信号などが出力されている。さらに、ＨＶＥＣＵ７０は、バッテリ５０の残容量ＳＯＣ（バッテリ５０に充電可能な蓄電量の最大値に対するバッテリ５０の蓄電量の割合）を演算している。

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、エンジン２２の運転を伴って走行するハイブリッド走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジン２２の運転を停止して走行する電動走行モード（ＥＶ走行モード）で走行する。

続いて、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車２０の駆動制御について説明する。実施例のハイブリッド自動車２０のＨＶＥＣＵ７０は、最初に、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要求トルクＴｒ＊を設定し、後述する指令トルク設定処理ルーチンにより要求トルクＴｒ＊を用いて指令トルクＴｒｃ＊を設定する。ここで、指令トルクＴｒｃ＊の設定について説明する。

図２は、指令トルクＴｒｃ＊を設定するための指令トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。指令トルク設定処理では、最初に、気圧センサ９０からの気圧ＤＰと温度センサ９２からの吸気温度ＩＡＴとを用いて次式（１）によりエンジン出力低下係数ＦＡを算出し（ステップＳ１００）、要求トルクＴｒ＊に（１／ＦＡ）を乗じたものを指令トルクＴｒｃ＊として設定する（ステップＳ１１０）。式（１）は、エンジン２２から出力されるパワーの低下程度と気圧ＤＰと吸気温度ＩＡＴとの関係に基づいて予め実験や解析などで求めたものを用いるものとした。こうした処理により、指令トルクＴｒｃ＊は、気圧ＤＰが低くなるほど低くなり、吸気温度ＩＡＴが高くなるほど低くなる傾向に設定されるから、要求トルクＴｒ＊が気圧ＤＰと吸気温度ＩＡＴとに基づくエンジン２２のトルク低下分だけ制限したものに設定される。以上、指令トルクＴｒｃ＊の設定について説明した。

FA=1.18×((99.0/DP)・((273.15+IAT)/298.15)^0.5 )-0.18・・・（１）

こうして指令トルクＴｒｃ＊を設定したら、設定した指令トルクＴｒｃ＊に駆動軸３６の回転数Ｎｒ（例えば、モータＭＧ２の回転数Ｎｍ２や車速Ｖに換算係数を乗じて得られる回転数）を乗じて走行に要求される走行用パワーＰｄｒｖ＊を計算し、計算した走行用パワーＰｄｒｖ＊からバッテリ５０の蓄電割合ＳＯＣに基づくバッテリ５０の充放電要求パワーＰｂ＊（バッテリ５０を充電するときは負の値）を減じて車両に要求される要求パワーＰｅ＊を設定する。そして、設定された要求パワーＰｅ＊とエンジン２２が燃費良好で運転可能な動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標動作点を設定すると共に指令トルクＴｒｃ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を設定し、目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が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い、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、車両を指令トルクＴｒｃ＊で走行させることができる。

次に、次式（２）を用いて、エンジン２２から実際に出力されているエンジン実パワーＰｅｒｅａｌを要求パワーＰｅ＊から減じたものを要求パワーＰｅ＊に加えて仮要求パワーＰｅｔｍｐを設定する。平地（基準の大気圧）より気圧が低い高地を走行している場合や気温が基準の温度より高い地域（エンジン２２の吸気温が基準より高い地域）を走行している場合、エンジン２２の吸入空気の密度が低いため、要求パワーＰｅ＊が出力されるようエンジン２２を制御しても、実際にはエンジン２２から要求パワーＰｅ＊より低いパワーしか出力することができないため、エンジン実パワーＰｅｒｅａｌが要求パワーＰｅ＊より低くなると考えられる。上述したように仮要求パワーＰｅｔｍｐを設定することによって、仮要求パワーＰｅｔｍｐをエンジン２２から実際に要求パワーＰｅ＊を出力可能なパワーとして設定することができる。

Petmp=Pe*+(Pe*-Pereal)・・・(2)

こうして仮要求パワーＰｅｔｍｐを設定したら、仮要求パワーＰｅｔｍｐとエンジン２２から出力可能な最大パワーＰｅｍａｘの８０％の値（０．８・Ｐｅｍａｘ）とのうち絶対値が小さいほうの値を要求パワーＰｅ＊として再設定する。これにより、最大パワーＰｅｍａｘを超えない範囲内の値として要求パワーＰｅ＊を再設定することができる。

Pe*=min(0.8・Pemax, Petmp) ・・・(3)

こうした要求パワーＰｅ＊を再設定したら、再設定した要求パワーＰｅ＊と上述の動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標動作点を再設定すると共に指令トルクＴｒｃ＊が駆動軸３６に出力されるようモータＭＧ１，ＭＧ２のトルク指令Ｔｍ１＊，Ｔｍ２＊を再設定し、再設定した目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とによってエンジン２２が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い、モータＭＧ１，ＭＧ２が再設定したトルク指令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。

図３は、エンジン２２の動作ラインの一例と目標動作点（目標回転数Ｎｅ＊，目標トルクＴｅ＊）を設定する様子を説明するための説明図である。エンジンの動作点は、図示するように、動作ラインと要求パワーＰｅ＊（Ｎｅ＊×Ｔｅ＊）が一定の曲線との交点により求めることができる。

高地を走行している場合を考えると、指令トルクＴｒｃ＊に基づいて設定される要求パワーＰｅ＊と動作ラインとの交点である目標動作点（動作点Ａ）でエンジン２２が運転されるようエンジン２２を制御しても、エンジン２２からは目標トルクＴｅ＊より低いトルクしか出力できないため、エンジン２２は動作点Ａ’で運転されることになる。

実施例では、更に、エンジン実パワーＰｅｒｅａｌを要求パワーＰｅ＊から減じたものを要求パワーＰｅ＊に加えて仮要求パワーＰｅｔｍｐを設定し、仮要求パワーＰｅｔｍｐとエンジン２２から出力可能な最大パワーＰｅｍａｘの８０％の値（０．８・Ｐｅｍａｘ）とのうち小さいほうの値を要求パワーＰｅ＊として再設定し、要求パワーＰｅ＊とエンジン２２が燃費良好で運転可能な動作ラインとに基づいてエンジン２２の目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とからなる目標動作点Ｂに設定する。そして、こうして設定された目標動作点Ｂでエンジン２２が運転されるようエンジン２２を制御するから、エンジン２２が実際には動作点Ｂ’で運転され、エンジン２２から実際に出力されるパワーが指令トルクＴｒｃ＊に基づく要求パワーＰｅ＊となる。このように、エンジン２２から出力されるパワーが指令トルクＴｒｃ＊に基づく要求パワーＰｅ＊になるようエンジン２２を制御することにより、高地を走行しているときでもエンジン２２から出力されるパワーが要求パワーＰｅ＊から低下することを抑制することができる。なお、実施例では、仮要求パワーＰｅｔｍｐとエンジン２２から出力可能な最大パワーＰｅｍａｘの８０％の値（０．８・Ｐｅｍａｘ）とのうち小さいほうの値を要求パワーＰｅ＊として再設定するから、エンジン２２から出力可能な最大パワーＰｅｍａｘと動作ラインとの交点である動作点Ｃ（実際は動作点Ｃ’）よりパワーが大きくならない範囲でエンジン２２を運転することができる。

図４は、エンジン２２から出力されるトルク（エンジントルク）とモータＭＧ２から出力されるトルク（モータＭＧ２トルク）とのトルク配分の一例を示す説明図である。高地では、平地より気圧が低く空気密度が低いことから、平地と比較してエンジン２２から出力されるトルクが低下して、その分モータＭＧ２から出力されるトルクが増加する（図中、平地および高地（従来例ＳＯＣ高））。モータＭＧ２から出力されるトルクが増加すると、バッテリ５０の残容量ＳＯＣが低下し、その結果、モータＭＧ２からのトルクの出力が制限され、走行用のトルクが急減する場合がある（図中、高地（従来例ＳＯＣ低））。実施例では、要求トルクＴｒ＊を気圧ＤＰや吸気音ＩＡＴに基づくエンジン２２のトルク低下分だけ制限した指令トルクＴｒｃ＊で走行するようエンジン２２，モータＭＧ１，ＭＧ２を制御するから、モータＭＧ２から出力されるトルクの増加を抑制してバッテリ５０の残容量ＳＯＣの低下を抑制して、走行用のトルクが急減することを抑制することができる（図中、高地（実施例））。

以上説明した実施例のハイブリッド自動車２０によれば、走行に要求される要求トルクをＴｒ＊を気圧ＤＰと吸気温ＩＡＴとに基づくエンジン２２のトルク低下分だけ制限した指令トルクＴｒｃ＊を設定し、エンジン２２から出力されるパワーが指令トルクＴｒ＊に基づく要求パワーＰｅ＊となるようエンジン２２を制御すると共に車両が指令トルクＴｒｃ＊で走行するようモータＭＧ１，ＭＧ２を制御することにより、気圧が低いときにバッテリ５０の残容量ＳＯＣの低下を抑制して走行用のトルクが急減することを抑制することができる。

実施例のハイブリッド自動車２０では、走行に要求される要求トルクをＴｒ＊を気圧ＤＰと吸気温ＩＡＴとに基づくエンジン２２のトルク低下分だけ制限した指令トルクＴｒｃ＊を設定するものとしたが、吸気温ＩＡＴを考慮せずに、気圧ＤＰに基づくエンジン２２のトルク低下分だけ制限した指令トルクＴｒｃ＊を設定するものとしてもよい。

実施例のハイブリッド自動車２０では、エンジン実パワーＰｅｒｅａｌを要求パワーＰｅ＊から減じたものを要求パワーＰｅ＊に加えて仮要求パワーＰｅｔｍｐを設定し、仮要求パワーＰｅｔｍｐと最大パワーＰｅｍａｘの８０％の値とのうち小さいほうの値を要求パワーＰｅ＊として再設定するものとしたが、仮要求パワーＰｅｔｍｐを要求パワーＰｅ＊として再設定するものとしてもよい。

実施例では、プラネタリギヤ３０のキャリアとサンギヤとリングギヤとにエンジン２２とモータＭＧ１と駆動軸３６とを接続すると共に駆動軸３６にモータＭＧ２を接続するハイブリッド自動車２０の構成としたが、走行用のエンジンと、走行用のモータと、モータと電力をやりとりするバッテリと、を備える構成であればよいから、１モータハイブリッド自動車等の構成としてもよい。

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ＭＧ２が「モータ」に相当し、バッテリ５０が「バッテリ」に相当し、ＨＶＥＣＵ７０が「制御手段」に相当する。

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。

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。

本発明は、ハイブリッド車両の製造産業などに利用可能である。

２０ ハイブリッド自動車、２２ エンジン、２６ クランクシャフト、３０ プラネタリギヤ、３２ デファレンシャルギヤ、３４ａ，３４ｂ 駆動輪、３５ａ，３５ｂ 車輪、３６ 駆動軸、４１，４２ インバータ、５０ バッテリ、７０ ＨＶＥＣＵ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフト位置センサ、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、９０ 気圧センサ、９２ 温度センサ、ＭＧ１，ＭＧ２ モータ。

Claims (1)

1. エンジンと、モータと、前記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車両において、
   走行に要求される要求トルクを気圧に基づく前記エンジンのトルク低下分だけ制限した指令トルクを設定し、前記エンジンから出力されるパワーが前記指令トルクに基づくパワーとなるよう前記エンジンを制御すると共に前記指令トルクで走行するよう前記モータを制御する制御手段
   を備えることを特徴とするハイブリッド車両。

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