JP2015093575A - Hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve reduction in battery load while suppressing influence of the reduction on a behavioral change of a vehicle depending on a required torque.SOLUTION: A hybrid vehicle includes: an engine that outputs power to a drive shaft connected to driving wheels; a travel motor that outputs power to the drive shaft using electric power supplied from a battery; and a control device calculating a required torque output to the drive shaft on the basis of an accelerator-pedal depression amount and a vehicle speed, the control device calculating a battery output amount in response to a state of the battery, and exerting an output control in response to the required torque. The control device calculates a battery-output reduction amount using a permissible acceleration reduction amount specified in advance in response to the vehicle speed when the vehicle accelerates depending on the required torque, and exerts the output control over the battery in response to the required torque with an output amount lower than the battery output amount by the battery-output reduction amount.

Description

本発明は、エンジンとバッテリから供給される電力によって駆動する走行用モータとを備えるハイブリッド車両に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle including an engine and a traveling motor driven by electric power supplied from a battery.

特許文献1では、バッテリが過放電状態となってときに、バッテリの負荷を低減するためにバッテリ出力を低く制限し、その分エンジンの出力で補うことで、バッテリを保護している。   In Patent Document 1, when the battery is in an overdischarged state, the battery output is limited to a low level in order to reduce the load on the battery, and the battery output is compensated accordingly, thereby protecting the battery.

特開2006−50748号公報JP 2006-50748 A 特開2009−40094号公報JP 2009-40094 A

しかしながら、過放電状態や電池温度が高温状態になるとバッテリ出力を低く制限してバッテリ負荷を低減させなければならない。そのため、バッテリ出力を低く制限した分、エンジン出力を大きくしなければならず、燃費が悪化する。   However, when the overdischarge state or the battery temperature becomes a high temperature state, the battery output must be reduced to reduce the battery load. For this reason, the engine output must be increased by the amount that the battery output is limited to a low level, and the fuel efficiency is deteriorated.

したがって、バッテリが過放電状態や電池温度が高温状態とならないように、言い換えれば、過放電状態や電池温度が高温状態となってバッテリ出力の上限値が低く制限される状況とならないように、常時、バッテリの負荷(使用量)を低減できれば、燃費悪化を抑制することができる。   Therefore, to prevent the battery from being overdischarged and the battery temperature from becoming high temperature, in other words, to prevent the battery from being overdischarged and the battery temperature from becoming high temperature, the upper limit value of the battery output will be limited to a low level. If the load (usage amount) of the battery can be reduced, fuel consumption deterioration can be suppressed.

一方で、過放電状態や電池温度の高温状態等に伴ってバッテリ出力が低く制限される状況とならないように、バッテリの負荷(使用量)を低減させようとすると、必要な動力を得ることができずに、ユーザが要求する車両の挙動変化に与える影響が大きくなってしまうおそれがある。   On the other hand, if the load (usage amount) of the battery is reduced so that the battery output is not limited to a low level due to an overdischarge state or a high temperature state of the battery, necessary power can be obtained. Otherwise, the influence on the behavior change of the vehicle requested by the user may be increased.

そこで、本発明は、エンジン及び走行用のモータを備えたハイブリッド車両において、要求トルクに応じた車両の挙動変化に与える影響を抑制しつつ、バッテリの負荷を常時低減させることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to constantly reduce the load of a battery in a hybrid vehicle including an engine and a driving motor while suppressing an influence on a change in the behavior of the vehicle according to the required torque.

本願発明のハイブリッド車両は、駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力するエンジンと、バッテリから供給される電力を用いて駆動軸に動力を出力する走行用モータと、アクセルペダル踏み込み量及び車速に基づいて駆動軸に出力される要求トルクを算出するとともに、バッテリの状態に応じた電池出力量を算出して要求トルクに対する出力制御を行う制御装置と、を備える。制御装置は、要求トルクによって車両が加速する際の車速に応じて予め規定された許容加速度低減量を用いて電池出力低減量を算出し、電池出力量よりも電池出力低減量分低い出力量で、要求トルクに対するバッテリの出力制御を行う。   The hybrid vehicle of the present invention includes an engine that outputs power to a drive shaft connected to drive wheels, a travel motor that outputs power to the drive shaft using electric power supplied from a battery, an accelerator pedal depression amount, and a vehicle speed. And a control device that calculates the required torque output to the drive shaft based on the control and calculates the battery output amount according to the state of the battery and performs output control on the required torque. The control device calculates the battery output reduction amount using a predetermined allowable acceleration reduction amount according to the vehicle speed when the vehicle is accelerated by the required torque, and the output amount is lower by the battery output reduction amount than the battery output amount. Then, the battery output is controlled with respect to the required torque.

本願発明によれば、要求トルクによってハイブリッド車両が加速する際の車速に応じて許容加速度低減量(例えば、要求トルクにおける必要な加速度に対してユーザが違和感を感じない範囲で低減可能な加速度)を予め規定し、要求トルクに対して許容加速度低減量分低い電池出力量でバッテリの出力制御を行うので、要求トルクに応じた車両の挙動変化に与える影響を抑制しつつ、過放電状態や電池温度の高温状態等に伴ってバッテリ出力が低く制限される状況とならないように、バッテリの負荷(使用量)を常時低減させることができる。   According to the present invention, an allowable acceleration reduction amount (for example, an acceleration that can be reduced within a range in which the user does not feel uncomfortable with the required acceleration in the required torque) according to the vehicle speed when the hybrid vehicle is accelerated by the required torque. Since the battery output control is performed with a battery output amount that is specified in advance and is lower by the allowable acceleration reduction amount than the required torque, the overdischarge state and battery temperature are suppressed while suppressing the influence on the vehicle behavior change according to the required torque. Thus, the load (usage amount) of the battery can be constantly reduced so that the battery output is not limited to a low level due to the high temperature state.

実施例1のハイブリッド車両の構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a hybrid vehicle of Example 1. FIG. 実施例1の要求トルクによって車両が加速する際の、車速に応じて予め規定された許容加速度低減量と電池出力低減量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the allowable acceleration reduction amount prescribed | regulated previously according to the vehicle speed and battery output reduction amount when a vehicle accelerates with the request | required torque of Example 1. FIG. 実施例1のハイブリッド車両に車両制御の処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of vehicle control to the hybrid vehicle of Example 1. FIG.

以下、本発明の実施例について説明する。   Examples of the present invention will be described below.

(実施例1)
図1から図3は、実施例1を示す図である。図1は、本実施例のハイブリッド車両(Hybrid Vehicle)の構成ブロック図である。なお、ハイブリッド車両を一例に説明するが、本実施例の車両制御は、外部電源からの外部充電機能を備えているプラグインハイブリッド車両(Plug-in Hybrid Vehicle)にも適用できる。
Example 1
1 to 3 are diagrams showing a first embodiment. FIG. 1 is a configuration block diagram of a hybrid vehicle of this embodiment. Although a hybrid vehicle will be described as an example, the vehicle control of the present embodiment can also be applied to a plug-in hybrid vehicle having an external charging function from an external power source.

図1に示すように、ハイブリッド車100は、エンジン1、第1MG(Motor Generator)2、第2MG3、動力分配機構4、トランスミッション(無段変速機、減速装置など)5、及びバッテリ6が搭載される。   As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 100 includes an engine 1, a first MG (Motor Generator) 2, a second MG 3, a power distribution mechanism 4, a transmission (such as a continuously variable transmission and a reduction gear) 5, and a battery 6. The

エンジン1の出力軸は、動力分配機構4に接続される。動力分配機構4は、トランスミッション5の入力軸及び第1MG(発電用モータ)2の入力軸と連結される。トランスミッション5の出力軸(駆動軸)Pは、駆動輪7のディファレンシャルギア(差動装置)8に連結され、エンジン1の動力が動力分配機構4を介して駆動輪7に伝達される。また、トランスミッション5の出力軸Pは、第2MG(走行用モータ)3の出力軸と連結されている。第2MG3の動力は、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達されるようになっている。   An output shaft of the engine 1 is connected to the power distribution mechanism 4. The power distribution mechanism 4 is connected to the input shaft of the transmission 5 and the input shaft of the first MG (power generation motor) 2. An output shaft (drive shaft) P of the transmission 5 is connected to a differential gear (differential device) 8 of the drive wheel 7, and the power of the engine 1 is transmitted to the drive wheel 7 via the power distribution mechanism 4. The output shaft P of the transmission 5 is connected to the output shaft of the second MG (traveling motor) 3. The power of the second MG 3 is transmitted to the drive wheels 7 via the transmission 5.

動力分配機構4は、エンジン1が発生させる動力を2つの経路に分割し、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達する第1経路と、エンジン1が発生させた動力を第1MG2に伝達して発電させる第2経路とを含む。動力分配機構4は、後述する車両制御装置10によって制御され、車両制御装置10は、エンジン1の駆動力を用いた走行制御やバッテリ6への充電制御等に応じて、第1及び第2経路それぞれに伝達される動力やその比率を制御する。   The power distribution mechanism 4 divides the power generated by the engine 1 into two paths and transmits the power generated by the engine 1 to the first MG 2 by transmitting the power generated by the engine 1 to the drive wheels 7 via the transmission 5. And a second path for generating power. The power distribution mechanism 4 is controlled by a vehicle control device 10 to be described later. The vehicle control device 10 performs first and second paths according to travel control using the driving force of the engine 1 and charge control to the battery 6. Control the power transmitted to each and the ratio.

バッテリ6は、第2MG3に電力を供給する電源装置である。バッテリ6の直流電力は、インバータ9により交流電力に変換され、第2MG3に供給される。第2MG3は、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータである。   The battery 6 is a power supply device that supplies power to the second MG 3. The DC power of the battery 6 is converted into AC power by the inverter 9 and supplied to the second MG 3. The second MG 3 is an AC motor such as a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor.

インバータ9は、バッテリ6から出力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を第2MG3に出力する。第2MG3は、インバータ9から出力された交流電力を受けて、ハイブリッド車両100を走行させるための運動エネルギを生成する。第2MG3によって生成された運動エネルギは、トランスミッション5を介して駆動輪7に伝達される。   Inverter 9 converts the DC power output from battery 6 into AC power, and outputs the AC power to second MG 3. Second MG 3 receives the AC power output from inverter 9 and generates kinetic energy for running hybrid vehicle 100. The kinetic energy generated by the second MG 3 is transmitted to the drive wheels 7 via the transmission 5.

車両が減速したり、停止するときなどのハイブリッド車100の制動時には、駆動輪7がトランスミッション5を介して第2MG3を駆動させる。第2MG3は、ジェネレータ(発電機)として作動し、ハイブリッド車両100の制動時に発生する運動エネルギを電気エネルギ(交流電力)に変換する。   When the hybrid vehicle 100 is braked such as when the vehicle decelerates or stops, the drive wheels 7 drive the second MG 3 via the transmission 5. Second MG 3 operates as a generator (generator), and converts kinetic energy generated during braking of hybrid vehicle 100 into electric energy (AC power).

本実施例の第2MG3は、バッテリ6から供給される電力によって駆動する車両走行の駆動源であるとともに、制動エネルギを電力に変換する回生ブレーキとして作動する。第2MG3によって発電された電力(回生エネルギー)は、インバータ9を介してバッテリ6に蓄えられる。インバータ9は、第2MG3が生成した交流電力を直流電力に変換し、直流電力(回生電力)をバッテリ6に出力する。   The second MG 3 of this embodiment is a driving source for vehicle travel that is driven by electric power supplied from the battery 6 and operates as a regenerative brake that converts braking energy into electric power. The electric power (regenerative energy) generated by the second MG 3 is stored in the battery 6 via the inverter 9. Inverter 9 converts AC power generated by second MG 3 into DC power, and outputs DC power (regenerative power) to battery 6.

なお、本実施例では、バッテリ6をインバータ9に接続しているが、これに限るものではない。具体的には、バッテリ6を昇圧回路に接続するとともに、昇圧回路をインバータ9に接続することができる。昇圧回路を用いることにより、バッテリ6の出力電圧を昇圧することができる。また、昇圧回路は、インバータ9からバッテリ6への出力電圧を降圧することができる。   In the present embodiment, the battery 6 is connected to the inverter 9, but the present invention is not limited to this. Specifically, the battery 6 can be connected to the booster circuit, and the booster circuit can be connected to the inverter 9. By using the booster circuit, the output voltage of the battery 6 can be boosted. The booster circuit can step down the output voltage from the inverter 9 to the battery 6.

第1MG2は、エンジン1の動力により回転駆動することにより発電し、インバータ9を介して発電した電力をバッテリ6に供給するジェネレータである。第1MG2は、第2MG3と同様に、三相同期モータや三相誘導モータなどの交流モータで構成できる。   The first MG 2 is a generator that generates electric power by being rotationally driven by the power of the engine 1 and supplies electric power generated through the inverter 9 to the battery 6. The first MG2 can be configured by an AC motor such as a three-phase synchronous motor or a three-phase induction motor, similarly to the second MG3.

第1MG2により発電された電力は、そのまま第2MG3を駆動させる電力として供給したり、バッテリ6に蓄えられる電力として供給することができる。例えば、第1MG2は、バッテリ6のSOC(State of Charge)やハイブリッド車両100の要求出力等に応じて制御され、第2MG3は、バッテリ6に蓄えられた電力、第1MG2により発電された電力のうちのいずれか一方又は両方の電力によって駆動制御されるようにすることができる。   The electric power generated by the first MG 2 can be supplied as it is as electric power for driving the second MG 3 or can be supplied as electric power stored in the battery 6. For example, the first MG2 is controlled according to the SOC (State of Charge) of the battery 6, the required output of the hybrid vehicle 100, etc., and the second MG3 is the electric power stored in the battery 6 and the electric power generated by the first MG2. The drive control can be performed by either or both of the electric power.

エンジン1は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの燃料を燃焼させて動力を出力する公知の内燃機関である。エンジン1には、エンジン1の回転数センサ12が設けられる。回転数センサ12は、エンジン1の回転数を検出して、検出されたエンジン1の回転数(又は回転数を示す信号)を、エンジン制御装置11に出力する。アクセルポジションセンサ13は、アクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)を検出して、車両制御装置10に出力する。   The engine 1 is a known internal combustion engine that outputs power by burning fuel such as a gasoline engine or a diesel engine. The engine 1 is provided with a rotation speed sensor 12 of the engine 1. The rotation speed sensor 12 detects the rotation speed of the engine 1 and outputs the detected rotation speed (or a signal indicating the rotation speed) of the engine 1 to the engine control device 11. The accelerator position sensor 13 detects the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator pedal) and outputs it to the vehicle control device 10.

車速センサ14は、検出したハイブリッド車両100の速度を車両制御装置10に出力する。例えば、車速センサ14は、駆動輪7の回転数や第2MG3の回転数等から車両速度を算出・検出することができる。   The vehicle speed sensor 14 outputs the detected speed of the hybrid vehicle 100 to the vehicle control device 10. For example, the vehicle speed sensor 14 can calculate and detect the vehicle speed from the rotational speed of the drive wheel 7 and the rotational speed of the second MG 3.

エンジン制御装置11は、車両制御装置10からのエンジン制御信号に基づいてエンジン1を制御するエンジンECUである。エンジン制御装置11は、車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置10に接続されている。エンジン制御装置11は、回転数センサ12などの各種センサの検出値に基づいて、車両制御装置10によって定められた目標回転数及び目標トルクで動作するように、エンジン1の燃料噴射量や吸気する空気量、点火時期などを制御する。   The engine control device 11 is an engine ECU that controls the engine 1 based on an engine control signal from the vehicle control device 10. The engine control device 11 is connected to a vehicle control device 10 that is a main controller that controls the entire vehicle. The engine control device 11 takes in the fuel injection amount and intake air of the engine 1 so as to operate at the target rotation speed and target torque determined by the vehicle control device 10 based on the detection values of various sensors such as the rotation speed sensor 12. Controls air volume, ignition timing, etc.

バッテリ6は、例えば、電気的に直列に接続された複数の単電池を有する組電池である。単電池としては、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ(コンデンサ)を用いることができる。   The battery 6 is, for example, an assembled battery having a plurality of unit cells electrically connected in series. As the single battery, a secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery can be used. An electric double layer capacitor (capacitor) can be used instead of the secondary battery.

また、バッテリ6の端子間電圧を検出したり、バッテリ6を構成する各単電池の電圧を検出する電圧センサや、バッテリ6に流れる電流を検出する電流センサ、バッテリ6の温度(電池温度)を検出する温度センサ等を備えることができる。これら各センサ機器の検出値は、車両制御装置10に出力される。   In addition, the voltage between the terminals of the battery 6 is detected, the voltage sensor that detects the voltage of each cell constituting the battery 6, the current sensor that detects the current flowing through the battery 6, and the temperature of the battery 6 (battery temperature). A temperature sensor to detect can be provided. Detection values of these sensor devices are output to the vehicle control device 10.

車両全体の制御を行うメインコントローラである車両制御装置10は、ハイブリッド車両100全体で要求される車両要求出力、例えば、アクセルポジションセンサ13によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量と、車速センサ14によって検出される車速(車両速度)に基づいて、駆動輪7に接続される駆動軸Pに出力する要求トルク(要求駆動力)を算出し、算出された要求トルクにエンジン1の出力制御及びバッテリ6の入出力制御を行う。   The vehicle control device 10, which is a main controller that controls the entire vehicle, detects a vehicle request output required by the entire hybrid vehicle 100, for example, an accelerator pedal depression amount detected by the accelerator position sensor 13 and a vehicle speed sensor 14. On the basis of the vehicle speed (vehicle speed), a required torque (required drive force) to be output to the drive shaft P connected to the drive wheels 7 is calculated, and the output control of the engine 1 and the battery 6 are calculated to the calculated required torque. Performs input / output control.

また、本実施例の車両制御装置10は、バッテリ6のSOCや劣化状態などを管理するとともに、バッテリ6の充放電動作を制御するバッテリECUとしても機能する。なお、車両制御装置10とは個別に、バッテリECUを設けた構成であってもよい。また、車両制御装置10及びエンジン制御装置11の各制御装置は、1つの制御装置で構成することも可能であり、メインコントローラとしての車両制御装置10が、エンジン制御装置11や個別に構成された場合のバッテリECU(バッテリ制御装置)の各機能を備えるように構成することもできる。   In addition, the vehicle control device 10 of this embodiment functions as a battery ECU that controls the SOC and deterioration state of the battery 6 and controls the charge / discharge operation of the battery 6. In addition, the structure which provided battery ECU separately from the vehicle control apparatus 10 may be sufficient. Moreover, each control device of the vehicle control device 10 and the engine control device 11 can be configured by one control device, and the vehicle control device 10 as a main controller is configured individually by the engine control device 11. It can also comprise so that each function of battery ECU (battery control apparatus) may be provided.

車両制御装置10は、図1に示すように、メモリ10aを備えることができる。メモリ10aは、電圧センサ、電流センサ及び温度センサの各検出値や、各検出値を用いて算出されるSOCや満充電容量等の算出値、入出力制御に用いられる各種情報等を記憶している。メモリ10aは、車両制御装置10に対して内蔵又は外付けされる構成とすることができる。   The vehicle control apparatus 10 can include a memory 10a as shown in FIG. The memory 10a stores detected values of the voltage sensor, current sensor, and temperature sensor, calculated values such as SOC and full charge capacity calculated using the detected values, and various information used for input / output control. Yes. The memory 10 a can be configured to be built in or externally attached to the vehicle control device 10.

車両制御装置10は、運転状態に応じて駆動供給源を選択し、エンジン1及び第2MG3のうちの一方又は両方からの駆動力を用いたハイブリッド車両100の走行制御を遂行する。   The vehicle control device 10 selects a driving supply source according to the driving state, and performs traveling control of the hybrid vehicle 100 using the driving force from one or both of the engine 1 and the second MG 3.

例えば、エンジン1からの駆動力を使用せずに(エンジン1を停止した状態で)、第2MG3のみを駆動源としてハイブリッド車両100の走行制御(EV走行モード)を行うことができる。なお、第2MG3のみを駆動源とした走行制御の場合でも、エンジン1を駆動して第1MG2による発電制御を行うことができる。一方、車両制御装置10は、エンジン1のみ、もしくはエンジン1および第2MG3の両方を駆動源としてハイブリッド車両100の走行制御(HV走行モード)を行うことができる。   For example, traveling control (EV traveling mode) of the hybrid vehicle 100 can be performed using only the second MG 3 as a driving source without using the driving force from the engine 1 (in a state where the engine 1 is stopped). Even in the case of travel control using only the second MG 3 as a drive source, the engine 1 can be driven and power generation control by the first MG 2 can be performed. On the other hand, vehicle control apparatus 10 can perform travel control (HV travel mode) of hybrid vehicle 100 using only engine 1 or both engine 1 and second MG 3 as drive sources.

本実施例の車両制御装置10は、ハイブリッド車両100全体で要求される車両要求出力を算出して運転状態に応じて駆動源を自動的に選択し、エンジン制御装置11を介してエンジン1を制御しつつ、バッテリ6の入出力制御を行い、エンジン1及び第2MG3のうちの一方又は両方からの駆動力を用いた車両の走行制御を遂行する。なお、ユーザが、EV走行モードを選択し、第2MG3のみを駆動源としたハイブリッド車両100の走行制御を行うこともできる。   The vehicle control device 10 of this embodiment calculates a vehicle request output required for the entire hybrid vehicle 100, automatically selects a drive source according to the driving state, and controls the engine 1 via the engine control device 11. However, input / output control of the battery 6 is performed, and travel control of the vehicle using the driving force from one or both of the engine 1 and the second MG 3 is performed. Note that the user can also select the EV traveling mode and perform traveling control of the hybrid vehicle 100 using only the second MG3 as a drive source.

次に、本実施例のバッテリ6の入出力制御について詳細に説明する。まず、上記特許文献1の図4(a)で開示されているように、ハイブリッド車両100の駆動軸Pに要求される要求トルクTpは、車速とアクセル開度を用いて求めることができ、メモリ10aに各アクセル開度に応じた要求トルクと車速との関係を予め規定したマップを記憶しておくことができる。車両制御装置10は、車両走行の際のアクセルポジションセンサ13によって検出されるアクセル開度と車速センサ14によって検出される車速とを用いて、上記マップから、駆動軸Pに要求される要求トルクTpを算出することができる。   Next, input / output control of the battery 6 of this embodiment will be described in detail. First, as disclosed in FIG. 4A of Patent Document 1, the required torque Tp required for the drive shaft P of the hybrid vehicle 100 can be obtained using the vehicle speed and the accelerator opening, A map in which the relationship between the required torque corresponding to each accelerator opening and the vehicle speed is defined in advance in 10a can be stored. The vehicle control device 10 uses the accelerator opening detected by the accelerator position sensor 13 and the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 14 when the vehicle travels, and the required torque Tp required for the drive shaft P from the map. Can be calculated.

車両制御装置10は、算出された要求トルクTpを満たすように、エンジン1の動力又は/及びバッテリ6の出力制御(第2MG3の駆動制御)を行う。このとき、車両制御装置10は、バッテリ6の状態(電池温度、SOC)に基づいて、バッテリ6の出力可能な電力値(許容出力電力量)A1を決定する。   The vehicle control device 10 performs power control of the engine 1 and / or output control of the battery 6 (drive control of the second MG3) so as to satisfy the calculated required torque Tp. At this time, the vehicle control device 10 determines a power value (allowable output power amount) A1 that can be output from the battery 6 based on the state (battery temperature, SOC) of the battery 6.

車両制御装置10は、決定された許容出力電力量A1の範囲で、要求トルクTpに応じた電池出力値Aを決定するが、例えば、車両制御装置10は、算出された要求トルクTpが許容出力電力量A1の範囲でまかなえる場合、エンジン1の駆動力を使用せずにバッテリ6の出力のみで、第2MG3を介した駆動軸Pへの駆動力の出力制御を行うように、バッテリ6の電池出力値Aを決定する。   The vehicle control device 10 determines the battery output value A corresponding to the required torque Tp within the determined allowable output power amount A1, for example, the vehicle control device 10 determines that the calculated required torque Tp is the allowable output. When the power amount A1 can be covered, the battery of the battery 6 is controlled so as to control the output of the driving force to the driving shaft P via the second MG3 only by the output of the battery 6 without using the driving force of the engine 1. The output value A is determined.

一方、車両制御装置10は、算出された要求トルクTpが許容出力電力量A1の範囲でまかなえない場合、すなわち、バッテリ6の許容出力電力量A1(電力量A1に応じた第2MG3の駆動力)よりも要求トルクTpが大きい場合は、エンジン1の駆動力を使用し、足らない分の駆動力をエンジン1から出力させるように制御し、バッテリ6及びエンジン1の両者の出力制御を行う。   On the other hand, the vehicle control device 10 determines that the calculated required torque Tp is not within the range of the allowable output power amount A1, that is, the allowable output power amount A1 of the battery 6 (the driving force of the second MG 3 according to the power amount A1). When the required torque Tp is larger than the required torque Tp, the driving force of the engine 1 is used, and control is performed so that the insufficient driving force is output from the engine 1, and the output control of both the battery 6 and the engine 1 is performed.

このように車両制御装置10は、バッテリ6の電池温度やSOCに基づいて、バッテリ6の出力可能な電力値(許容出力電力量)A1を決定し、算出された要求トルクに応じたバッテリ6の電力出力値Aを決定し、要求トルクに対して決定された電池出力値Aでバッテリ6の出力制御を行う。   As described above, the vehicle control device 10 determines the power value (allowable output power amount) A1 that can be output from the battery 6 based on the battery temperature and SOC of the battery 6, and the battery 6 according to the calculated required torque. The power output value A is determined, and the output control of the battery 6 is performed with the battery output value A determined for the required torque.

ここで、例えば、バッテリ6の電力で要求トルクTpを満たすことができる場合、電池出力値Aは、以下のようにして算出することができる。EV走行モードでのハイブリッド車両100の走行制御時も同様である。   Here, for example, when the required torque Tp can be satisfied with the power of the battery 6, the battery output value A can be calculated as follows. The same applies to the traveling control of the hybrid vehicle 100 in the EV traveling mode.

要求トルクTpは、上述のようにアクセルペダルの踏み込み量及び車速に基づいて算出され、要求トルクTpによってハイブリッド車両100が加速する。つまり、必要な加速度を出すための駆動軸Pのトルク(要求トルク)Tpは、以下の式1ように表すことができる。
(式1)Tp=必要な加速度×車重×タイヤ半径÷デフ比
The required torque Tp is calculated based on the depression amount of the accelerator pedal and the vehicle speed as described above, and the hybrid vehicle 100 is accelerated by the required torque Tp. That is, the torque (required torque) Tp of the drive shaft P for producing the necessary acceleration can be expressed as the following Expression 1.
(Formula 1) Tp = required acceleration x vehicle weight x tire radius ÷ differential ratio

上記式1において、タイヤ半径は、駆動輪7の半径であり、デフ比は、ディファレンシャルギア8のギア比である。一方、第2MG3から駆動軸7に出力されるMG2トルクTmは、以下の式2で表すことができる。
(式2)MG2トルクTm=Tp÷トランスミッション5の減速比
In the above formula 1, the tire radius is the radius of the drive wheel 7 and the differential ratio is the gear ratio of the differential gear 8. On the other hand, the MG2 torque Tm output from the second MG3 to the drive shaft 7 can be expressed by the following Expression 2.
(Formula 2) MG2 torque Tm = Tp ÷ speed reduction ratio of transmission 5

また、第2MG3が、式2で示したMG2トルクTmを出力するために必要なパワーPm[kW]は、下記の式3で表すことができる。
(式3)必要なモータパワーPm=Tm×MG2回転数(車速)×2π÷60÷1000
Further, the power Pm [kW] required for the second MG 3 to output the MG2 torque Tm shown in Expression 2 can be expressed by Expression 3 below.
(Expression 3) Required Motor Power Pm = Tm × MG2 Rotational Speed (Vehicle Speed) × 2π ÷ 60 ÷ 1000

したがって、これら式1〜式3から、要求トルクTpに応じて必要な加速度を得るために必要な第2MG3のパワーPmを算出することができる。車両制御装置10は、要求トルクTpに対し、算出された第2MG3のパワーPmに応じた電力をバッテリ6から第2MG3に供給するように制御する。なお、第2MG3のパワーPmとバッテリ6の電池出力値(電力量)Aとの関係は、電力ロス等を考慮して第2MG3の出力性能から予め決められており、第2MG3のパワーPmが算出されれば、バッテリ6の電池出力(電力量)も算出することができる。   Therefore, from these equations 1 to 3, the power Pm of the second MG 3 necessary for obtaining the necessary acceleration according to the required torque Tp can be calculated. The vehicle control device 10 controls the required torque Tp so that power corresponding to the calculated power Pm of the second MG 3 is supplied from the battery 6 to the second MG 3. The relationship between the power Pm of the second MG3 and the battery output value (power amount) A of the battery 6 is determined in advance from the output performance of the second MG3 in consideration of power loss and the like, and the power Pm of the second MG3 is calculated. Then, the battery output (power amount) of the battery 6 can also be calculated.

一方、バッテリ6の電力で要求トルクTpを満たすことができない場合、上記式1から上記式2のMG2トルクTmを差し引いた差分トルクをエンジン1から出力するように制御することができる。すなわち、バッテリ6の電池温度やSOCに基づいて、バッテリ6の許容出力電力量A1が決定されるが、要求トルクTpが許容出力電力量A1よりも大きな電力を必要とする場合、式3において第2MG3が出力可能なモータパワーは、許容出力電力量A1を上限値として制限されることになる。   On the other hand, when the required torque Tp cannot be satisfied with the electric power of the battery 6, the differential torque obtained by subtracting the MG2 torque Tm of the formula 2 from the formula 1 can be controlled to be output from the engine 1. That is, the allowable output power amount A1 of the battery 6 is determined based on the battery temperature and SOC of the battery 6, but when the required torque Tp requires a larger amount of power than the allowable output power amount A1, The motor power that can be output by 2MG3 is limited with the allowable output power amount A1 as an upper limit value.

そこで、車両制御装置10は、算出された要求トルクTpと許容出力電力量A1から決定(制限)される第2MG3が出力可能なモータパワーPmとを比較し、要求トルクTpに対して第2MG3が出力可能なモータパワーPmでは足らない分の駆動力を算出し、算出された足らない分の駆動力をエンジン1の出力で補うように、エンジン1から駆動軸Pの動力を出力するように制御する。なお、エンジン1の出力制御は、特許文献1等の周知の手法を適用することができる。また、この場合、式3において第2MG3が出力可能なモータパワーPmは、バッテリ6の許容出力電力量A1が上限値となるので、バッテリ6の電池出力値Aを許容出力電力量A1に決定して、バッテリ6から第2MG3への出力制御を行う。   Therefore, the vehicle control device 10 compares the calculated required torque Tp with the motor power Pm that can be output from the second MG3 determined (limited) from the allowable output power amount A1, and the second MG3 is compared with the required torque Tp. Control is performed so that the power of the drive shaft P is output from the engine 1 so as to calculate the driving force that is insufficient with the motor power Pm that can be output, and to supplement the calculated driving force with the output of the engine 1. To do. For the output control of the engine 1, a known method such as Patent Document 1 can be applied. In this case, the motor power Pm that can be output by the second MG 3 in Equation 3 is determined by setting the battery output value A of the battery 6 to the allowable output power amount A1 because the allowable output power amount A1 of the battery 6 is the upper limit value. Thus, output control from the battery 6 to the second MG 3 is performed.

このようにバッテリ6の電池出力は、要求トルクTpに応じて必要な加速度を得るために使用されるが、上記式1から式3に示したように、要求トルクTpに応じた必要な加速度に対し、車速とバッテリ6の電池出力の関係を導くことができる。   As described above, the battery output of the battery 6 is used to obtain a required acceleration according to the required torque Tp. However, as shown in the above formulas 1 to 3, the battery output of the battery 6 has a required acceleration according to the required torque Tp. On the other hand, the relationship between the vehicle speed and the battery output of the battery 6 can be derived.

一方、ハイブリッド車両100は、車両走行時の要求トルクTpに応じて加速する際、言い換えれば、バッテリ6の電力を用いて要求トルクTpに対する駆動力を駆動軸Pに出力する際、ユーザが感じる加速度に許容範囲がある。つまり、ユーザが感じる加速度が大きい場合、要求トルクTpに対する車両の挙動変化が速く、ユーザは、車両の応答性能が高いと感じる一方で、要求トルクTpに応じて必要な加速度を、ユーザが違和感を感じない範囲で低減しても、ユーザは、要求トルクTpに対する車両の挙動変化の遅れ(鈍さ)を感じ難い。   On the other hand, when the hybrid vehicle 100 accelerates according to the required torque Tp when the vehicle travels, in other words, when the driving force for the required torque Tp is output to the drive shaft P using the power of the battery 6, the acceleration felt by the user. Has an acceptable range. That is, when the acceleration felt by the user is large, the behavior change of the vehicle with respect to the required torque Tp is fast, and the user feels that the response performance of the vehicle is high, but the user feels uncomfortable with the acceleration required according to the required torque Tp. Even if it is reduced within the range where it is not felt, the user is less likely to feel the delay (dullness) in the behavior change of the vehicle with respect to the required torque Tp.

そこで、本実施例では、車速に応じてユーザが違和感を感じない加速度変化(許容加速度低減量α)を、実験等によって予め求めておき、許容加速度低減量α分の電池出力を低減させたバッテリ6の出力制御を行う。   In this embodiment, therefore, a battery in which an acceleration change (allowable acceleration reduction amount α) that does not give the user a sense of incongruity according to the vehicle speed is obtained in advance by experiments or the like, and the battery output corresponding to the allowable acceleration reduction amount α is reduced. 6 is controlled.

図2は、要求トルクTpによってハイブリッド車両100が加速する際の、車速に応じて予め規定された許容加速度低減量と電池出力低減量の関係を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the allowable acceleration reduction amount and the battery output reduction amount that are defined in advance according to the vehicle speed when the hybrid vehicle 100 is accelerated by the required torque Tp.

上述のように、上記式1から式3から要求トルクTpに応じて必要な加速度に対し、車速とバッテリ6の電池出力の関係を導くことができるので、例えば、要求トルクTpに対して「必要な加速度」の項に、予め実験等によって求められた「ユーザが違和感を感じない加速度」を用い、ユーザが違和感を感じない許容加速度低減量αに応じた電池出力低減量A2を算出することができる。   As described above, the relationship between the vehicle speed and the battery output of the battery 6 can be derived from the formulas 1 to 3 according to the required torque Tp according to the required torque Tp. The battery output reduction amount A2 corresponding to the allowable acceleration reduction amount α that the user does not feel uncomfortable is calculated using “acceleration that the user does not feel uncomfortable” that has been obtained through experiments or the like in advance in the section “Necessary acceleration”. it can.

つまり、要求トルクTpに対して必要な加速度を得る際に、ユーザが違和感を感じない許容加速度を差し引いた加速度を得るために必要な電力で、バッテリ6の出力制御を行うよう、許容加速度低減量αに応じた電池出力低減量A2を車速に応じて算出する。図2の例では、車速Vaに対してユーザが違和感を感じない許容加速度低減量αが規定されるとともに、許容加速度低減量α分低減した場合に低減可能なバッテリ6の出力低減量A2が上記式1から式3に基づいて予め算出された一例である。図2に示したマップは、メモリ10aに予め記憶しておくことができる。   That is, when obtaining the required acceleration with respect to the required torque Tp, the allowable acceleration reduction amount is performed so that the output control of the battery 6 is performed with the electric power necessary to obtain the acceleration obtained by subtracting the allowable acceleration that the user does not feel uncomfortable. A battery output reduction amount A2 corresponding to α is calculated according to the vehicle speed. In the example of FIG. 2, an allowable acceleration reduction amount α that does not make the user feel uncomfortable with respect to the vehicle speed Va is defined, and the output reduction amount A2 of the battery 6 that can be reduced when the allowable acceleration reduction amount α is reduced is It is an example calculated in advance based on Expression 1 to Expression 3. The map shown in FIG. 2 can be stored in advance in the memory 10a.

なお、上述のように出力低減量A2は、車速が大きくなるにつれて大きくなるように規定することができる。これは、車速は大きい状態でさらに加速する際、ユーザが違和感を感じない加速度変化の幅が大きいことに起因する。したがって、本実施例では、車速が大きいほど、バッテリ6の出力低減量A2(バッテリ6の出力制限量)が大きくなっている。   As described above, the output reduction amount A2 can be defined to increase as the vehicle speed increases. This is due to the large range of acceleration changes that the user does not feel uncomfortable when further accelerating with a high vehicle speed. Therefore, in this embodiment, the output reduction amount A2 of the battery 6 (the output limit amount of the battery 6) increases as the vehicle speed increases.

本実施例の車両制御装置10は、要求トルクTpに対してバッテリ6の電池出力量Aを決定する際、要求トルクTpに応じて必要な加速度を車速に応じて許容加速度低減量α分の低減させ、低減させる加速度分の電池出力を低減させた電池出力量Aで、バッテリ6の出力制御を行うように制御する。   When determining the battery output amount A of the battery 6 with respect to the required torque Tp, the vehicle control device 10 of the present embodiment reduces the required acceleration according to the required torque Tp by an allowable acceleration reduction amount α according to the vehicle speed. The output of the battery 6 is controlled with the battery output amount A in which the battery output corresponding to the acceleration to be reduced is reduced.

図3は、本実施例のハイブリッド車両100の車両制御の処理フローを示す図である。本制御は、車両制御装置10によって遂行される。   FIG. 3 is a diagram illustrating a processing flow of vehicle control of the hybrid vehicle 100 of the present embodiment. This control is performed by the vehicle control device 10.

図3に示すように、車両制御装置10は、アクセルポジションセンサ13の検出値及び車速センサ14の検出値に基づいて、駆動軸Pに要求される要求トルクTpを算出する(S101)。   As shown in FIG. 3, the vehicle control device 10 calculates a required torque Tp required for the drive shaft P based on the detected value of the accelerator position sensor 13 and the detected value of the vehicle speed sensor 14 (S101).

車両制御装置10は、バッテリ6の電池温度とSOCを用いて、バッテリ6が出力可能な電力量(上限値)A1を算出する(S102)。次に、車両制御装置10は、車速センサ14の検出値を用いて、図2に示したマップから許容加速度低減量αに応じた電池出力低減量A2を算出する(S103)。   The vehicle control device 10 calculates the amount of electric power (upper limit value) A1 that the battery 6 can output using the battery temperature and SOC of the battery 6 (S102). Next, the vehicle control device 10 calculates the battery output reduction amount A2 corresponding to the allowable acceleration reduction amount α from the map shown in FIG. 2 using the detection value of the vehicle speed sensor 14 (S103).

車両制御装置10は、ステップS101で算出された許容出力電力量A1からステップS103で算出された電力低減量A2を減算した電池出力値Aを算出し、電池出力値A(=A1―A2)をバッテリ6の電池出力値Aとして決定する(S104)。   The vehicle control device 10 calculates the battery output value A by subtracting the power reduction amount A2 calculated in step S103 from the allowable output power amount A1 calculated in step S101, and calculates the battery output value A (= A1-A2). The battery output value A of the battery 6 is determined (S104).

車両制御装置10は、ステップS104で決定された許容加速度低減量αを考慮して低減された電池出力値Aに基づくバッテリ6の出力制御を行う(S105)。   The vehicle control device 10 performs output control of the battery 6 based on the battery output value A reduced in consideration of the allowable acceleration reduction amount α determined in step S104 (S105).

このように本実施例のハイブリッド車両100は、要求トルクTpによってハイブリッド車両100が加速する際の車速に応じて許容加速度低減量α(要求トルクにおける必要な加速度に対してユーザが違和感を感じない範囲で低減可能な加速度)を予め規定し、要求トルクTpに対して許容加速度低減量α分低い電池出力量Aでバッテリの出力制御を行うので、要求トルクTpに応じた車両の挙動変化に与える影響を抑制しつつ、バッテリ6の負荷を低減させることができる。   As described above, the hybrid vehicle 100 according to the present embodiment has the allowable acceleration reduction amount α (the range in which the user does not feel uncomfortable with the required acceleration in the required torque depending on the vehicle speed when the hybrid vehicle 100 is accelerated by the required torque Tp. (Acceleration that can be reduced by the motor), and the battery output control is performed with the battery output amount A that is lower by the allowable acceleration reduction amount α than the required torque Tp, and therefore the influence on the behavior change of the vehicle according to the required torque Tp. The load of the battery 6 can be reduced while suppressing the above.

特に、本実施例のバッテリ6の出力抑制方法は、電池温度やSOC、電池劣化等に応じてバッテリ6の上限値を制限する(出力上限値を低くする)のではなく、バッテリ6からの電力を用いて要求トルクに対する駆動力を得る車両走行時に、常時、許容加速度低減量α分低い電池出力量Aでバッテリの出力制御を行うので、バッテリ6が過放電等にならないように、バッテリ6の負荷を軽減させることができる。   In particular, the method for suppressing the output of the battery 6 according to the present embodiment does not limit the upper limit value of the battery 6 according to the battery temperature, SOC, battery deterioration, or the like (lower the output upper limit value), but the power from the battery 6. When the vehicle travels to obtain the driving force with respect to the required torque using the battery, the battery output control is always performed with the battery output amount A that is lower by the allowable acceleration reduction amount α, so that the battery 6 is not overdischarged. The load can be reduced.

つまり、バッテリ6の電池出力は、過放電状態や電池温度の高温状態になると電池保護の観点からバッテリ出力が低く制限される。そのため、バッテリ6の電池出力を低く制限した分、エンジン1の出力を大きくしなければならず、燃費が悪化してしまう。しかしながら、本実施例では、要求トルクTpに応じた車両の挙動変化に与える影響を抑制しつつ、バッテリ6の負荷を常時低減させているので、過放電状態や電池温度の高温状態等に伴ってバッテリ出力が低く制限される状況を抑制することができ、且つ燃費の悪化を抑制することができる。   That is, the battery output of the battery 6 is limited to be low from the viewpoint of battery protection when the battery 6 is in an overdischarged state or a high battery temperature state. For this reason, the output of the engine 1 must be increased by the amount that the battery output of the battery 6 is limited to be low, and the fuel consumption is deteriorated. However, in this embodiment, the load on the battery 6 is constantly reduced while suppressing the influence on the behavior change of the vehicle according to the required torque Tp. The situation where the battery output is limited to a low level can be suppressed, and the deterioration of fuel consumption can be suppressed.

また、電池温度やSOC、電池劣化等に応じてバッテリ6の上限値を下げて単にバッテリ6の出力値を制限する(過放電状態や電池温度の高温状態に応じて電池保護の観点から単にバッテリ出力を低く制限する)場合に比べ、要求トルクTpにおける必要な加速度に対してユーザが違和感を感じない範囲で低減可能な許容加速度低減量α分の出力値を制限するので、要求トルクTpに応じた車両の挙動変化に与える影響を小さくでき、車両の挙動変化を満足しつつ、バッテリ6の負荷(使用量)を低減させることができる。   Further, the upper limit value of the battery 6 is lowered according to the battery temperature, SOC, battery deterioration, etc., and the output value of the battery 6 is simply limited (the battery is simply used from the viewpoint of battery protection according to the overdischarge state or the high temperature state of the battery temperature). The output value for the allowable acceleration reduction amount α that can be reduced within a range in which the user does not feel uncomfortable with respect to the required acceleration at the required torque Tp is limited as compared with the case where the output is limited to a low level. Thus, the influence on the behavior change of the vehicle can be reduced, and the load (usage amount) of the battery 6 can be reduced while satisfying the behavior change of the vehicle.

また、車速が大きくなるにつれて、必要な加速度を得るために必要な電池出力が大きくなるので、バッテリ6のSOC低下量が大きくなり、また、電池温度が高くなる。しかしながら、本実施例では、車速が大きくなるにつれて出力低減量A2が大きくなる。したがって、車速が小さい場合に比べてバッテリ6の負荷を大きく低減させることができ、過放電状態や電池温度の高温状態等に伴ってバッテリ出力が低く制限される状況になり難くすることができる。   Further, as the vehicle speed increases, the battery output necessary to obtain the required acceleration increases, so the amount of decrease in the SOC of the battery 6 increases and the battery temperature increases. However, in this embodiment, the output reduction amount A2 increases as the vehicle speed increases. Therefore, it is possible to greatly reduce the load on the battery 6 as compared with the case where the vehicle speed is low, and it is difficult to achieve a situation where the battery output is limited to be low due to an overdischarge state, a high battery temperature state, or the like.

なお、本実施例の車両制御は、バッテリ6の電力で要求トルクTpを満たすことができる場合及びできない場合の双方において、要求トルクTpに応じたバッテリ6の電力を用いた第2MG3の動力制御が行われる際に、常に適用することができる。   In the vehicle control of the present embodiment, the power control of the second MG 3 using the electric power of the battery 6 according to the required torque Tp is performed both when the required torque Tp can be satisfied with the electric power of the battery 6 and when the required torque Tp can not be satisfied. It can always be applied when done.

また、電池温度やSOC、電池劣化等に応じてバッテリ6の上限値(許容出力電力量A1)を下げてバッテリ6の出力制限を実施した状態でも適用可能である。また、電池出力値Aを許容加速度低減量αに応じて低くする態様を一例に説明したが、上述のように、第2MG3のモータパワーPmを車速に応じた許容加速度低減量α分低くし、バッテリ6の負荷を低減するように構成することもできる。   Further, the present invention can also be applied in a state in which the upper limit value (allowable output power amount A1) of the battery 6 is lowered according to the battery temperature, SOC, battery deterioration, etc., and the output limit of the battery 6 is performed. Moreover, although the aspect in which the battery output value A is lowered according to the allowable acceleration reduction amount α has been described as an example, as described above, the motor power Pm of the second MG 3 is lowered by the allowable acceleration reduction amount α according to the vehicle speed, It can also be configured to reduce the load on the battery 6.

1:エンジン、2:第1MG、3:第2MG、4:動力分配機構、5:トランスミッション、6:バッテリ、7:駆動輪、P:駆動軸、8:ディファレンシャルギア、9:インバータ、10:車両制御装置、11:エンジン制御装置、12:回転数センサ、13:アクセルポジションセンサ、14:車速センサ
1: Engine, 2: 1st MG, 3: 2nd MG, 4: Power distribution mechanism, 5: Transmission, 6: Battery, 7: Drive wheel, P: Drive shaft, 8: Differential gear, 9: Inverter, 10: Vehicle Control device, 11: engine control device, 12: rotation speed sensor, 13: accelerator position sensor, 14: vehicle speed sensor

Claims (1)

駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力するエンジンと、バッテリから供給される電力を用いて前記駆動軸に動力を出力する走行用モータと、を備えたハイブリッド車両であって、
アクセルペダル踏み込み量及び車速に基づいて前記駆動軸に出力される要求トルクを算出するとともに、前記バッテリの状態に応じた電池出力量を算出して前記要求トルクに対する出力制御を行う制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記要求トルクによって前記車両が加速する際の車速に応じて予め規定された許容加速度低減量を用いて電池出力低減量を算出し、前記電池出力量よりも前記電池出力低減量分低い出力量で、前記要求トルクに対する前記バッテリの出力制御を行うことを特徴とするハイブリッド車両。
A hybrid vehicle comprising: an engine that outputs power to a drive shaft connected to drive wheels; and a travel motor that outputs power to the drive shaft using electric power supplied from a battery,
A control device that calculates a required torque output to the drive shaft based on an accelerator pedal depression amount and a vehicle speed, calculates a battery output amount according to a state of the battery, and performs output control on the required torque,
The controller is
A battery output reduction amount is calculated using an allowable acceleration reduction amount that is defined in advance according to a vehicle speed when the vehicle is accelerated by the required torque, and an output amount that is lower than the battery output amount by the battery output reduction amount. A hybrid vehicle that performs output control of the battery with respect to the required torque.
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