JP2017019396A - ハイブリッド車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このうち、シリーズモード(シリーズ方式)では、エンジンによって発電機を駆動して電力を発生させ、その電力を駆動用バッテリの充電またはモータの駆動に充てる。
ここで、シリーズモード中にエンジンの目標回転速度と実回転速度とがずれた場合に、発電機の駆動トルクを増減することによってエンジンの回転速度を調整するジェネレータ(発電機)回転速度フィードバック制御が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。
よって、駆動用バッテリの充電可能容量が少ない場合には、エンジンの回転速度を下げることができない場合がある。
上述した特許文献1では、駆動用バッテリの充電可能容量が少ない場合には発電機の駆動トルクとともにエンジンの駆動要求トルクを補正しているが、エンジンのトルク変更に対する応答性は発電機よりも低く、所望の回転速度となるまで時間がかかるという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、駆動用バッテリの充電可能容量が少ない場合でも迅速にエンジンの回転速度を制御することにある。
請求項2の発明にかかるハイブリッド車両制御装置は、前記燃料カット制御手段は、前記補正値が第3の所定値以上の場合に、前記充電可能容量に関わらず前記燃料カットを実施する、ことを特徴とする。
請求項3の発明にかかるハイブリッド車両制御装置は、前記バッテリ状態検出手段は、前記駆動用バッテリの充電率および前記駆動用バッテリの温度に基づいて前記充電可能容量を検出する、ことを特徴とする。
請求項2の発明によれば、エンジンの実回転速度と目標回転速度との差分が大きく、かつ発電機の駆動トルクの補正値が所定値以上の場合に充電可能容量に関わらず燃料カットを実施する。よって、ジェネレータ回転速度フィードバック制御の補正値上限に達した場合に、迅速に差分を吸収しエンジンの過回転を防止する上で有利となる。
請求項3の発明によれば、駆動用バッテリの充電可能容量を駆動用バッテリの充電率および温度に基づいて検出するので、充電率のみを用いて充電可能容量を検出する場合と比較して、温度によるバッテリ特性の変化を反映したより正確な充電可能容量を検出する上で有利となる。
図1は、実施の形態にかかるハイブリッド車両制御装置10が適用されるハイブリッド車両20の構成を示す説明図である。
ハイブリッド車両20は、駆動輪(例えば前輪36)の駆動軸38を駆動するエンジン22およびモータ24を備えている。
エンジン22は、発電機28を駆動して発電させることが可能であるとともに、クラッチ23の締結時にはトランスミッション26を介して前輪36の駆動軸38を回転可能である。
発電機28で発電された電力は、ジェネレータインバータ34を介して駆動用バッテリ32に供給されて駆動用バッテリ32を充電する、またはモータインバータ30を介してモータ24の駆動用電力として利用される。
ジェネレータインバータ34には、発電機28を制御するジェネレータコントロールユニット34Aが内蔵されており、ジェネレータコントロールユニット34Aはハイブリッド車両制御装置10(ECU40)からの制御信号(後述する発電機28の駆動トルクTg)に基づいて発電機28の出力(発電電力)を制御する。
ただし、部品の性能バラつきによる誤差等により、エンジン22の回転速度と発電機28の回転速度とが完全には一致しない場合がある。
また、発電機28とトランスミッション26との間には、エンジン22の駆動力の伝達を断接切換え可能なクラッチ23が設けられている。
モータインバータ30には、モータ24を制御するモータコントロールユニット30Aが内蔵されており、モータコントロールユニット30Aは後述するハイブリッド車両制御装置10(ECU40)からの制御信号に基づいてモータ24の出力を制御する。
駆動用バッテリ32の状態は、後述するバッテリ状態検出手段44により検出される。本実施の形態では、バッテリ状態検出手段44がECU40に設けられているものとしたが、バッテリ状態検出手段44が駆動用バッテリ32内に内蔵されていてもよい。
駆動用バッテリ32の充電には、発電機28によって発電された電力を用いる他、図示しない充電端子に外部電源を接続し外部電力を供給することにより行われる。
本実施の形態では、ECU40がハイブリッド車両制御装置10として機能する。
ECU40は、ハイブリッド車両20全体の制御を司る制御部であり、CPU、制御プログラムなどを格納・記憶するROM、制御プログラムの作動領域としてのRAM、各種データを書き換え可能に保持するEEPROM、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを含んで構成される。
EVモードでは、エンジン22を停止し、駆動用バッテリ32から供給される電力によってモータ24を駆動して走行させる。
シリーズモードでは、クラッチ23を切断し、エンジン22の駆動力を全て発電機28に付与する。そして、発電機28によって発電された電力によりモータ24を駆動して走行させる。この時、発電機28の発電電力がモータ24に対する要求出力に足りない場合は、駆動用バッテリ32に蓄電された電力もモータ24の駆動に用いる。また、発電機28の発電電力がモータ24に対する要求出力よりも大きい場合には、余剰電力を駆動用バッテリ32に供給して駆動用バッテリ32を充電する。
ECU40は、高速走行時のように、エンジン22の効率のよい領域では、走行モードをパラレルモードとする。また、パラレルモードを除く領域、すなわち中低速走行時には、駆動用バッテリ32の充電率に基づいてEVモードとシリーズモードとの間で切換える。
また、ECU40は、駆動用バッテリ32の充電率が許容範囲より低下したときには、シリーズモードでエンジン22を駆動して発電機28により発電を行い、駆動用バッテリ32を充電させる。
以下、その詳細について説明する。
回転速度制御手段42は、エンジン22の駆動要求トルクTeを、発電機28に対する要求発電量に応じた必要発電トルクTgdに設定するとともに、発電機28の駆動トルクTgを、エンジン22の実回転速度と目標回転速度との差分に基づく補正値Aで必要発電トルクTgdを補正した値に設定して、エンジン22の回転速度を制御する。
すなわち、回転速度制御手段42は、ジェネレータ回転速度フィードバック制御によりエンジンの回転速度を制御する。
まず、回転速度制御手段42は、発電機28に対する要求発電量を得るために必要な発電機28のトルクである必要発電トルクTgdを算出する。
そして、エンジン22の駆動要求トルクTeを、必要発電トルクTgdに設定する(Pe=Pgd)。
本実施の形態では、補正値Aを必要発電トルクTgdに加えた値を、発電機28の駆動トルクTgとして設定する(Pg=Pgd+A)。
補正値Aは、エンジン22の実回転速度と目標回転速度との差に応じて設定される。本実施形態では、発電機28の入力軸とエンジン22の出力軸とが直結しているので、補正値Aは発電機28の実回転速度Vとエンジン22の目標回転速度Vtとの速度差ΔV(=V−Vt)に応じて設定すればよい。
補正値Aは、速度差ΔVに所定の正の係数Cvを積算して求める。すなわち、速度差ΔVが0の場合には補正値Aは0であり、速度差ΔVが増加する(実回転速度が目標回転速度よりも速くなる)に伴って補正値Aは増加する。また、速度差ΔVが負の値である場合(実回転速度が目標回転速度よりも遅い)には補正値Aは負の値となる。
また、発電機28の駆動トルクTgを、必要発電トルクTgdに補正値Aを加算した値に設定する(Pg=Pgd+A)ことによって、エンジン22の実回転速度Vと目標回転速度Vtとの速度差ΔVが発生したときに、発電機28の駆動トルクTgが補正される。
エンジン22の実回転速度Vが目標回転速度Vtより速い場合には補正値Aが0より大きくなるので、発電機28の駆動トルクTgが増加し、よってエンジン22に対する負荷が増加して、エンジン22の実回転速度Vが低下する。
また、エンジン22の実回転速度Vが目標回転速度Vtより遅い場合には、補正値Aが負の値になるので、発電機28のトルクTgが低下し、エンジン22に対する負荷が減少して、エンジン22の実回転速度Vが増加する。
補正値Aは実回転速度Vと目標回転速度Vtの速度差ΔVに応じて設定されるので、この速度差ΔVの増減に応じた発電機28の駆動トルクTgの補正により、エンジン22の実回転速度Vを目標回転速度Vtに近づけることができる。
バッテリ状態検出手段44は、駆動用バッテリ32の充電率(State Of Charge、以下、SOC)やバッテリ温度等を監視し、この充電率およびバッテリ温度から、駆動用バッテリ32の充電可能容量Pcを算出する。充電可能容量Pcは、駆動用バッテリ32に対して充電(入力)可能な最大電力であり、充電率が高くなるに伴って低下するとともに、バッテリ温度が低下するに伴って低下する傾向を有している。
バッテリ状態検出手段44には、例えば予め充電率およびバッテリ温度に対する充電可能容量Pcのマップが記憶されており、このマップを用いて駆動用バッテリ32の充電可能容量Pcを求めることができる。
上述したように、回転速度制御手段42では、エンジン22の実回転速度Vと目標回転速度Vtとの差分ΔVがある場合には、発電機28のトルクTgを補正することによって実回転速度Vを目標回転速度Vtに近づけるよう制御しているが、実回転速度Vが目標回転速度Vtよりも速い場合(ΔV>0)には、発電機28で余剰電力(要求発電量以上の電力)が発生するため、駆動用バッテリ32に余剰電力を入力する必要がある。
一方で、駆動用バッテリ32の充電可能容量が小さい場合、この余剰電力を受け入れできない場合がある。
よって、発電機28の余剰電力を駆動用バッテリ32に充電できない可能性がある場合には、エンジン22の燃料カットを実施して、機械的な摩擦によってエンジン22のトルクを下げて回転速度を低下させる。
これは、発電機28の駆動トルクTgの補正では吸収するのが困難な大きな回転速度差が発生した場合を想定したものであり、例えば部品の性能バラつきによる誤差等により、エンジン22の回転速度と発電機28の回転速度とが一致しない場合などを想定している。
第3の所定値Axは、例えば発電機28の駆動トルクTgの補正量Aが、エンジン22および発電機28の部品バラツキを加味した公差範囲を超えたと判断できる値とする。
発電機28の駆動トルクTgの補正で大きな回転速度差を吸収する場合、エンジン22の回転速度差を収束出来ず過回転が継続する。本実施の形態のように、回転速度差が大きい場合には燃料カットによって回転速度を制御することで、短時間のうちに実回転速度Vを目標回転速度Vtと一致させることができ、ハイブリッド車両20の快適性をより向上させることができる。
ハイブリッド車両制御装置10は、ハイブリッド車両20の走行中、図3に示す処理をくり返し実行する。
ハイブリッド車両20がシリーズモードである場合(ステップS300:Yes)、ハイブリッド車両制御装置10は回転速度制御手段42によって、エンジン22の実回転速度Vと目標回転速度Vtとの差分ΔVが第2の所定値Vx以上であるか否かを判断する(ステップS302)。
充電可能容量Pcが第1の所定量Px以下である場合には(ステップS306:Yes)、ステップS310に移行して、燃料カット制御手段46によってエンジン22の燃料カットを実施する(ステップS310)。
発電機28の駆動トルクTgの補正値Aが第3の所定値Ax以上である場合は(ステップS308:Yes)、燃料カット制御手段46によってエンジン22の燃料カットを実施する(ステップS310)。
すなわち、エンジン22の駆動要求トルクTeとして必要発電トルクTgdを設定する(Pe=Pgd)とともに、発電機28の駆動トルクTgを、必要発電トルクTgdに補正値Aを加算した値に設定する(Pg=Pgd+A)。
また、ハイブリッド車両制御装置10は、エンジン22の実回転速度Vと目標回転速度Vtとの差分が大きく、かつ発電機28の駆動トルクの補正値Aが所定値Ax以上の場合には充電可能容量に関わらず燃料カットを実施する。よって、ジェネレータ回転速度フィードバック制御の補正値上限に達した場合に、迅速に差分を吸収しエンジン22の過回転を防止する上で有利となる。
また、ハイブリッド車両制御装置10は、駆動用バッテリ32の充電可能容量を駆動用バッテリ32の充電率およびバッテリ温度に基づいて検出するので、充電率のみを用いて充電可能容量を検出する場合と比較して、バッテリ温度によるバッテリ特性の変化を反映したより正確な充電可能容量を検出する上で有利となる。
例えば、上記実施形態では、駆動用バッテリ32の充電可能容量を充電率およびバッテリ温度に基づいて検出しているが、充電率またはバッテリのうちいずれか1つから充電可能容量を検出してもよいし、その他の条件から充電可能容量を検出してもよい。
また、本実施形態では、EVモード、シリーズモードおよびパラレルモードの切換え可能なハイブリッド車両10に本発明を適用しているが、エンジン22によって発電機28を駆動し、発電機28の負荷の制御によりエンジン22の回転速度を制御可能な車両に広く適用することができる。
Claims (3)
- 車両に搭載されるエンジンと、前記エンジンにより駆動されて発電する発電機と、前記発電機から電力を供給されて充電可能な駆動用バッテリと、を備えるハイブリッド車両を制御するハイブリッド車両制御装置であって、
前記エンジンの駆動要求トルクを、前記発電機に対する要求発電量に応じた必要発電トルクに設定するとともに、前記発電機の駆動トルクを、前記エンジンの実回転速度と目標回転速度との差分に基づく補正値で前記必要発電トルクを補正した値に設定して、前記エンジンの回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記駆動用バッテリの充電可能容量を検出するバッテリ状態検出手段と、
前記充電可能容量が第1の所定量以下かつ前記実回転速度と前記目標回転速度との差分が第2の所定値以上の場合に、前記エンジンの燃料カットを実施する燃料カット制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両制御装置。 - 前記燃料カット制御手段は、前記補正値が第3の所定値以上の場合に、前記充電可能容量に関わらず前記燃料カットを実施する、
ことを特徴とする請求項1記載のハイブリッド車両制御装置。 - 前記バッテリ状態検出手段は、前記駆動用バッテリの充電率および前記駆動用バッテリの温度に基づいて前記充電可能容量を検出する、
ことを特徴とする請求項1または2記載のハイブリッド車両制御装置。
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