JP2017140867A - ハイブリッド車制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】4軸式の動力伝達機構を備えたハイブリッド車両において、トルクバランスを維持しつつ、駆動軸回生トルクを適切に制限するハイブリッド車制御装置を提供する。【解決手段】バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM及びエンジン最小トルクTe_MINから、第1MG基本トルクTmg1_basを算出する(S2)。第1MG最小トルクTmg1_MINより小さい場合に第1MG基本トルクTmg1_basを補正した(S4)後、第1MG基本トルクTmg1_bas及びエンジン最小トルクTe_MINから、第2MG暫定トルクTmg2_tempを算出する(S5)。第2MG暫定トルクTmg2_tempを第2MG最小トルクTmg2_MINと比較し(S6)、大小関係に応じて第1MG決定トルクTmg1_det及び第2MG決定トルクTmg2_detを算出し、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する(S7〜S11)。【選択図】図4
Description
本発明は、エンジン及びモータジェネレータの動力が動力伝達機構で合成されて駆動軸に伝達されるハイブリッド車両において、回転要素のトルクを制御するハイブリッド車制御装置に関する。
従来、エンジン及びモータジェネレータの動力が動力伝達機構で合成されて駆動軸に伝達されるハイブリッド車両において、モータジェネレータ(以下、適宜「MG」と記す)の過熱の抑制等を目的として力行トルク及び回生トルクを制限する技術が知られている。例えば特許文献1に開示された技術では、3軸式の動力伝達機構を搭載するハイブリッド車両において、減速時におけるMG1、MG2の回生トルクが制限されている。
本明細書では、ハイブリッド車両に搭載される2台のモータジェネレータのうち、主に発電機として機能するモータジェネレータを「第1MG」と表し、主に電動機として機能するモータジェネレータを「第2MG」と表す。
ところで、エンジンの出力軸、第1MGの出力軸、第2MGの出力軸、及び、駆動輪に接続される駆動軸を有するハイブリッド車両において、エンジンの動力と、第1MGの動力と、第2MGの動力とを合成して駆動軸に出力する4軸式の動力伝達機構が知られている(特許第3852562号公報等)。4軸式の動力伝達機構では、共線図上において、内側の回転要素にエンジンの出力軸と駆動軸とが配置される。また、エンジン側の外側の回転要素に第1MGが配置され、駆動軸側の外側の回転要素に第2MGが配置される。この構成により、駆動装置としての動力伝達効率が改善される。
ところで、エンジンの出力軸、第1MGの出力軸、第2MGの出力軸、及び、駆動輪に接続される駆動軸を有するハイブリッド車両において、エンジンの動力と、第1MGの動力と、第2MGの動力とを合成して駆動軸に出力する4軸式の動力伝達機構が知られている(特許第3852562号公報等)。4軸式の動力伝達機構では、共線図上において、内側の回転要素にエンジンの出力軸と駆動軸とが配置される。また、エンジン側の外側の回転要素に第1MGが配置され、駆動軸側の外側の回転要素に第2MGが配置される。この構成により、駆動装置としての動力伝達効率が改善される。
3軸式の動力伝達機構では、共線図上でのバランス確保が比較的単純であるのに対し、4軸式の動力伝達機構では、駆動軸を中心として、他の3つの回転要素の出力特性を調整しなければならないため、バランス確保が難しくなる。したがって、ハイブリッド車両の減速時に、特許文献1の従来技術のように単純にMGのトルク制限値のみで回生トルクを制限すると、トルクバランスが崩れ、MG過回転等の不都合を引き起こすおそれがある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、4軸式の動力伝達機構を備えたハイブリッド車両において、トルクバランスを維持しつつ、駆動軸回生トルクを適切に制限するハイブリッド車制御装置を提供することにある。
本発明のハイブリッド車制御装置は、エンジン(13)の出力軸(130)、第1MG(11)の出力軸(110)、第2MG(12)の出力軸(120)、及び、駆動輪(94)に接続される駆動軸(14)の動力伝達に関し、4軸式の動力伝達機構(100)を備えたハイブリッド車両(90)に適用される。
4軸式の動力伝達機構は、第1MGの出力軸、エンジンの出力軸、駆動軸がそれぞれ第1サンギア(21)、第1プラネタリキャリア(22)、第1リングギア(23)に連結された第1遊星歯車機構(20)と、エンジンの出力軸、駆動軸、第2MGの出力軸がそれぞれ第2サンギア(31)、第2プラネタリキャリア(32)、第2リングギア(33)に連結された第2遊星歯車機構(30)とが互いに接続されてなり、エンジンの動力と、第1MGの動力と、第2MGの動力とを合成して駆動軸に出力する。
4軸式の動力伝達機構は、第1MGの出力軸、エンジンの出力軸、駆動軸がそれぞれ第1サンギア(21)、第1プラネタリキャリア(22)、第1リングギア(23)に連結された第1遊星歯車機構(20)と、エンジンの出力軸、駆動軸、第2MGの出力軸がそれぞれ第2サンギア(31)、第2プラネタリキャリア(32)、第2リングギア(33)に連結された第2遊星歯車機構(30)とが互いに接続されてなり、エンジンの動力と、第1MGの動力と、第2MGの動力とを合成して駆動軸に出力する。
ここで、バッテリ(41)への回生電力を発生させる回生トルクを負の値として定義する。ハイブリッド車制御装置は、動力伝達機構の共線図における4つの回転要素についてのトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値(Pbatt_LIM)を含む電力収支式とを用いて、車両の減速時にバッテリへ回生可能な駆動軸の最大トルクである駆動軸最大回生トルク(Tout_rg_MAX)を算出する。
駆動軸最大回生トルクの具体的な算出方法は、次の通りである。以下の算出ステップにおいて、各種の第1MGトルクと各種の第2MGトルクとをそっくり入れ替えてもよい。
まず、ハイブリッド車制御装置は、「バッテリ入力電力制限値」、現在の運転状態に応じてエンジンが出力可能な最小トルクである「エンジン最小トルク(Te_MIN)」、並びに、現在の運転状態に応じて第1MG及び第2MGが出力可能な最小トルクである「第1MG最小トルク(Tmg1_MIN)」及び「第2MG最小トルク(Tmg2_MIN)」を取得又は算出する。
まず、ハイブリッド車制御装置は、「バッテリ入力電力制限値」、現在の運転状態に応じてエンジンが出力可能な最小トルクである「エンジン最小トルク(Te_MIN)」、並びに、現在の運転状態に応じて第1MG及び第2MGが出力可能な最小トルクである「第1MG最小トルク(Tmg1_MIN)」及び「第2MG最小トルク(Tmg2_MIN)」を取得又は算出する。
次に、バッテリ入力電力制限値及びエンジン最小トルクから、第1MG基本トルク(Tmg1_bas)を算出する。算出された第1MG基本トルクが第1MG最小トルクより小さい場合、第1MG基本トルクを第1MG最小トルクに補正する。
そして、第1MG基本トルク及びエンジン最小トルクから第2MG暫定トルク(Tmg2_temp)を算出する。
そして、第1MG基本トルク及びエンジン最小トルクから第2MG暫定トルク(Tmg2_temp)を算出する。
次に、算出された第2MG暫定トルクが第2MG最小トルクより小さい場合、第2MG最小トルクを第2MG決定トルク(Tmg2_det)とし、且つ、第2MG決定トルク及びエンジン最小トルクから第1MG決定トルク(Tmg1_det)を算出する。
一方、第2MG暫定トルクが第2MG最小トルク以上の場合、第2MG暫定トルクを第2MG決定トルクとし、且つ、第1MG基本トルクを第1MG決定トルクとする。
一方、第2MG暫定トルクが第2MG最小トルク以上の場合、第2MG暫定トルクを第2MG決定トルクとし、且つ、第1MG基本トルクを第1MG決定トルクとする。
最後に、ハイブリッド車制御装置は、第1MG決定トルク及び第2MG決定トルクから駆動軸最大回生トルクを算出する。
好ましくは、ハイブリッド車制御装置は、ハイブリッド車両の制動を制御するブレーキ制御装置(60)に対し、上記処理により算出した駆動軸最大回生トルクを送信する。これにより、ブレーキ制御装置は、第1MG及び第2MGによる回生エネルギーを有効に利用し、車両の制動を適正に制御することができる。
好ましくは、ハイブリッド車制御装置は、ハイブリッド車両の制動を制御するブレーキ制御装置(60)に対し、上記処理により算出した駆動軸最大回生トルクを送信する。これにより、ブレーキ制御装置は、第1MG及び第2MGによる回生エネルギーを有効に利用し、車両の制動を適正に制御することができる。
本発明では、動力伝達機構の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値を含む電力収支式とを基本とし、バッテリへの過充電を適切に防止しつつ、第1MG、第2MG、及びエンジンのトルクバランスを考慮して駆動軸最大回生トルクを算出することができる。また、駆動軸最大回生トルクの算出過程で各MGトルクの下限値を繰り返し制限することにより、第1MG及び第2MGの過回転による過剰な回生電力の生成を抑制することができる。
(一実施形態)
以下、ハイブリッド車制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態のハイブリッド車制御装置は、動力源としてのエンジン及び二つのモータジェネレータ(以下、「MG」)、並びに、動力を合成して駆動軸に出力する動力伝達機構を備えたハイブリッド車両に適用される。
以下、ハイブリッド車制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態のハイブリッド車制御装置は、動力源としてのエンジン及び二つのモータジェネレータ(以下、「MG」)、並びに、動力を合成して駆動軸に出力する動力伝達機構を備えたハイブリッド車両に適用される。
最初に、本実施形態のハイブリッド車制御装置が適用されるハイブリッド車両の全体構成について、図1を参照して説明する。
図1に示すように、ハイブリッド車両90は、動力源として、エンジン13、第1MG11(図中「MG1」)、及び、第2MG12(図中「MG2」)を備えている。
図1に示すように、ハイブリッド車両90は、動力源として、エンジン13、第1MG11(図中「MG1」)、及び、第2MG12(図中「MG2」)を備えている。
ハイブリッド車両90において、エンジン13の動力と、第1MG11の動力と、第2MG12の動力とは、動力伝達機構100で合成され、駆動軸14に出力される。駆動軸14の動力は、ディファレンシャル装置92を介して車軸93に伝達され、駆動輪94を回転駆動する。ブレーキ装置95は、ブレーキ制御装置60からの指令により駆動輪94の回転を抑制し、ハイブリッド車両90を制動する。
第1MG11及び第2MG12は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。第1MG11及び第2MG12は、それぞれ、直流電力と三相交流電力とを変換する第1インバータ42及び第2インバータ43を介して、充放電可能なバッテリ41と電気的に接続されている。
車両走行中等の通常駆動時、第1MG11は、主に回生動作により発電する発電機として機能し、第2MG12は、主に力行動作により動力を生成する電動機として機能する。本実施形態で注目する車両の減速時には、第1MG11及び第2MG12のいずれも、主に回生動作により発電する。第1MG11及び第2MG12が発電した電力は、第1インバータ42及び第2インバータ43を介して、バッテリ41に充電される。
以下、バッテリ41への回生電力を発生させる回生トルクを負の値として定義する。
以下、バッテリ41への回生電力を発生させる回生トルクを負の値として定義する。
ハイブリッド車制御装置50は、バッテリ制御装置51、MG制御装置52、エンジン制御装置53、ハイブリッド制御装置54等を含む。図1では、これらの制御装置の入出力信号等について、本実施形態の特徴的な動作と関連のあるもののみを図示し、それ以外を省略する。
バッテリ制御装置51は、バッテリ41の温度、電圧、充電状態(いわゆるSOC)等の情報を取得し、それらの情報に基づいて、バッテリ41の過充電、過放電を防止するための入出力電力制限値を算出する。特に本実施形態のバッテリ制御装置51は、車両減速時の過充電を防止するためのバッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを算出し、ハイブリッド制御装置54に通知する。以下、「算出」には、マップ参照等を含むものと解釈する。
バッテリ制御装置51は、バッテリ41の温度、電圧、充電状態(いわゆるSOC)等の情報を取得し、それらの情報に基づいて、バッテリ41の過充電、過放電を防止するための入出力電力制限値を算出する。特に本実施形態のバッテリ制御装置51は、車両減速時の過充電を防止するためのバッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを算出し、ハイブリッド制御装置54に通知する。以下、「算出」には、マップ参照等を含むものと解釈する。
ハイブリッド制御装置54は、車速やアクセル開度,バッテリの充電状態等から目標エンジントルクを算出し、エンジン制御装置53に指令する。エンジン制御装置53は、指令された目標エンジントルクに基づきエンジン13の運転を制御する。特に本実施形態のエンジン制御装置53は、エンジン回転数、及び、例えばエンジン冷却水温に反映されるエンジン温度を取得する。そして、取得した情報に基づいて、後述のエンジン最小トルクTe_MINを算出し、ハイブリッド制御装置54に通知する。
MG制御装置52は、第1MG11及び第2MG12の駆動を制御する。
第1インバータ42と第1MG11との間に流れる相電流、第2インバータ43と第2MG12との間に流れる相電流は、電流センサにより検出される。図1では、電流センサ及び電流信号の図示を省略する。また、第1MG11及び第2MG12の電気角は、図示しないレゾルバ等の回転角センサによって検出される。さらに電気角の時間微分に基づき第1MG11及び第2MG12の回転数(後述のNmg1、Nmg2)が算出される。
MG制御装置52は、こうして検出された情報を取得し、フィードバック制御により駆動信号を演算して各インバータ42、43に出力する。フィードバック制御やPWM制御等の一般的なMG制御に関する技術は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
第1インバータ42と第1MG11との間に流れる相電流、第2インバータ43と第2MG12との間に流れる相電流は、電流センサにより検出される。図1では、電流センサ及び電流信号の図示を省略する。また、第1MG11及び第2MG12の電気角は、図示しないレゾルバ等の回転角センサによって検出される。さらに電気角の時間微分に基づき第1MG11及び第2MG12の回転数(後述のNmg1、Nmg2)が算出される。
MG制御装置52は、こうして検出された情報を取得し、フィードバック制御により駆動信号を演算して各インバータ42、43に出力する。フィードバック制御やPWM制御等の一般的なMG制御に関する技術は周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
また、本実施形態のMG制御装置52は、第1MG11及び第2MG12の温度を取得する。MG温度は、ステータに巻回された巻線温度を温度センサで直接検出してもよい。或いは、インバータ42、43の基板上でパワー電流による発熱を検出し、第1MG11及び第2MG12の巻線温度を推定してもよい。
MG制御装置52は、MG回転数及びMG温度に基づいて、後述の第1MG最小トルクTmg1_MIN及び第2MG最小トルクTmg2_MINを算出し、ハイブリッド制御装置54に通知する。
MG制御装置52は、MG回転数及びMG温度に基づいて、後述の第1MG最小トルクTmg1_MIN及び第2MG最小トルクTmg2_MINを算出し、ハイブリッド制御装置54に通知する。
さらに本実施形態のハイブリッド制御装置54は、通常走行時のMG駆動に加え、車両の減速時に、「バッテリ41へ回生可能な駆動軸14の最大トルク」である駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する。負の値である駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXは、言い換えれば絶対値が最小のトルクである。
ハイブリッド制御装置54が算出した駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXは、車両の制動を制御するブレーキ制御装置60に送信される。これにより、ブレーキ制御装置60は、ハイブリッド車両90の制動時に、第1MG11及び第2MG12により生成された回生エネルギーを効率的に利用しつつ、例えばマスタシリンダのブレーキ油圧等を適正に制御することができる。
ハイブリッド制御装置54が算出した駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXは、車両の制動を制御するブレーキ制御装置60に送信される。これにより、ブレーキ制御装置60は、ハイブリッド車両90の制動時に、第1MG11及び第2MG12により生成された回生エネルギーを効率的に利用しつつ、例えばマスタシリンダのブレーキ油圧等を適正に制御することができる。
次に、動力伝達機構100の構成について、図1、図2を参照して説明する。
動力伝達機構100は、特許第3852562号公報、特許第5765596号公報等に開示された、いわゆる「4軸式」の動力入出力装置である。動力伝達機構100は、互いの二つの回転要素が連結された第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30とが並設されて構成される。
図1には、各遊星歯車機構のサンギアを「S」、プラネタリキャリアを「C」、リングギアを「R」と記し、模式的に図示する。図2は、特許第3852562号公報の図1に準じた図であり、各回転要素の機械的な接続関係を表している。
動力伝達機構100は、特許第3852562号公報、特許第5765596号公報等に開示された、いわゆる「4軸式」の動力入出力装置である。動力伝達機構100は、互いの二つの回転要素が連結された第1遊星歯車機構20と第2遊星歯車機構30とが並設されて構成される。
図1には、各遊星歯車機構のサンギアを「S」、プラネタリキャリアを「C」、リングギアを「R」と記し、模式的に図示する。図2は、特許第3852562号公報の図1に準じた図であり、各回転要素の機械的な接続関係を表している。
第1遊星歯車機構20は、第1サンギア21、第1プラネタリキャリア22、及び、第1リングギア23を含む。第1プラネタリキャリア22は、第1サンギア21と第1リングギア23との間に噛み合った図示しないピニオンギアに連結されている。
第2遊星歯車機構30は、第2サンギア31、第2プラネタリキャリア32、及び、第2リングギア33を含む。第2プラネタリキャリア32は、第2サンギア31と第2リングギア33との間に噛み合った図示しないピニオンギアに連結されている。
第2遊星歯車機構30は、第2サンギア31、第2プラネタリキャリア32、及び、第2リングギア33を含む。第2プラネタリキャリア32は、第2サンギア31と第2リングギア33との間に噛み合った図示しないピニオンギアに連結されている。
動力伝達機構100において、第1サンギア21には、第1MG11の出力軸110が接続する。互いに連結された第1プラネタリキャリア22と第2サンギア31には、エンジン13の出力軸130が接続する。連結軸15を介して互いに連結された第1リングギア23と第2プラネタリキャリア32には、駆動軸14が接続する。第2リングギア33には、第2MG12の出力軸120が接続する。なお、図2に示すように、エンジン13の出力軸130は、中空に形成された第1MG11の出力軸110、及び、中空に形成された連結軸15の内部に挿通されている。
このように4軸式の動力伝達機構100は、二つの遊星歯車機構20、30の互いの二つの回転要素が連結されて構成され、エンジン13、第1MG11、第2MG12、及び駆動軸14の間で動力の授受が行われる。
このように4軸式の動力伝達機構100は、二つの遊星歯車機構20、30の互いの二つの回転要素が連結されて構成され、エンジン13、第1MG11、第2MG12、及び駆動軸14の間で動力の授受が行われる。
4軸式の動力伝達機構100は、3軸式の動力伝達機構に比べ、駆動装置としての動力伝達効率が改善される。その反面、3軸式の動力伝達機構では、共線図上でのバランス確保が比較的単純であるのに対し、4軸式の動力伝達機構100では、駆動軸14を中心として他の3つの回転要素の出力特性を調整しなければならないため、バランス確保が難しくなる。したがって、ハイブリッド車両90の減速時において、従来技術のように単純にMGのトルク制限値のみで回生トルクを制限すると、トルクバランスが崩れ、MG過回転等の不都合を引き起こすおそれがある。
そこで本実施形態のハイブリッド車制御装置50は、4軸式の動力伝達機構100を備えたハイブリッド車両90において、減速時にトルクバランスを維持しつつ、駆動軸回生トルクを適切に制限するものである。具体的には、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXの算出方法に特徴を有する。
そこで本実施形態のハイブリッド車制御装置50は、4軸式の動力伝達機構100を備えたハイブリッド車両90において、減速時にトルクバランスを維持しつつ、駆動軸回生トルクを適切に制限するものである。具体的には、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXの算出方法に特徴を有する。
次に、車両の減速時における動力伝達機構100の回転要素の動作について、図3を参照して説明する。図3は、各回転要素間の回転数の関係を示す共線図である。
共線図において、「MG1」は第1MG11の出力軸110、「MG2」は第2MG12の出力軸110、「ENG」はエンジン13の出力軸130、「OUT」は駆動軸14を意味する。以下の説明中、「の出力軸」の部分を適宜省略して記載する。
共線図において、「MG1」は第1MG11の出力軸110、「MG2」は第2MG12の出力軸110、「ENG」はエンジン13の出力軸130、「OUT」は駆動軸14を意味する。以下の説明中、「の出力軸」の部分を適宜省略して記載する。
4軸式の動力伝達機構100の共線図において、内側の二つの回転要素にエンジン13と駆動軸14とが配置される。また、エンジン13側の外側の回転要素に第1MG11が配置され、駆動軸14側の外側の回転要素に第2MG12が配置される。
ここで、第1サンギア21、第1リングギア23、第2サンギア31、第2リングギア33の歯数をそれぞれZS1、ZR1、ZS2、ZR2とすると、ギア比k1、k2は、式(1.1)、(1.2)により定義される。
k1=ZR1/ZS1 ・・・(1.1)
k2=ZS2/ZR2 ・・・(1.2)
ここで、第1サンギア21、第1リングギア23、第2サンギア31、第2リングギア33の歯数をそれぞれZS1、ZR1、ZS2、ZR2とすると、ギア比k1、k2は、式(1.1)、(1.2)により定義される。
k1=ZR1/ZS1 ・・・(1.1)
k2=ZS2/ZR2 ・・・(1.2)
共線図の回転数は、エンジン13の出力軸130の回転方向を正方向として定義する。
第1MG11、第2MG12、エンジン13、及び駆動軸14の各回転数をNmg1、Nmg2、Ne、及びNoutと記す。また、第1MG11、第2MG12、及びエンジン13の各トルクをTmg1、Tmg2、及びTeと記す。
第1MG11、第2MG12、エンジン13、及び駆動軸14の各回転数をNmg1、Nmg2、Ne、及びNoutと記す。また、第1MG11、第2MG12、及びエンジン13の各トルクをTmg1、Tmg2、及びTeと記す。
図3(a)、(b)に示すように、車両の前進時、駆動軸14の回転数Noutは正である。この状態から共線図の駆動軸14の両側に負方向のトルクが加わると、駆動軸14の回転数Noutは減少し、車両は減速する。したがって、車両が減速するとき、第2MGトルクTmg2は負である必要がある。また、第1MGトルクTmg1の(1+k1)倍とエンジントルクTeとの和が負である必要がある。
図3(a)に示すように、第1MGトルクTmg1、エンジントルクTeがいずれも負の場合、この条件を満たす。また、図3(b)に示すように、第1MGトルクTmg1が0又は正であっても、エンジントルクTeの絶対値が比較的大きい場合、条件を満たす。
図3(a)に示すように、第1MGトルクTmg1、エンジントルクTeがいずれも負の場合、この条件を満たす。また、図3(b)に示すように、第1MGトルクTmg1が0又は正であっても、エンジントルクTeの絶対値が比較的大きい場合、条件を満たす。
次に、本実施形態の駆動軸最大回生トルク算出処理について、図4のフローチャート、及び、このフローチャートを補足する図5〜図9を参照して説明する。以下のフローチャートの説明で、記号「S」はステップを意味する。
図5は、駆動軸最大回生トルク算出処理で扱われる各トルク値及び電力値の関係を示す演算スキームであり、各演算を示す矢印にフローチャートのステップ番号を対応させている。二点鎖線矢印は、値同士の比較を意味し、破線矢印は、S6の判断ステップでYESの場合のフローを示す。図5は、図4の補助図として参照されることを目的とするものであり、図5自体の説明は省略する。
図5は、駆動軸最大回生トルク算出処理で扱われる各トルク値及び電力値の関係を示す演算スキームであり、各演算を示す矢印にフローチャートのステップ番号を対応させている。二点鎖線矢印は、値同士の比較を意味し、破線矢印は、S6の判断ステップでYESの場合のフローを示す。図5は、図4の補助図として参照されることを目的とするものであり、図5自体の説明は省略する。
この駆動軸最大回生トルク算出処理は、ハイブリッド制御装置54を主体として実行されるものとして説明する。S1で、ハイブリッド制御装置54は、バッテリ制御装置51からバッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを取得し、エンジン制御装置53からエンジン最小トルクTe_MINを取得する。
バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMは、回生電力によるバッテリ41の過充電を防止するための制限値であり、バッテリ制御装置51により、バッテリ温度、バッテリ電圧、充電状態(いわゆるSOC)等に応じて算出される。その特性マップは、例えば特許第5765596号公報の図9、図10、図11に開示されている通りである。
バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMは、回生電力によるバッテリ41の過充電を防止するための制限値であり、バッテリ制御装置51により、バッテリ温度、バッテリ電圧、充電状態(いわゆるSOC)等に応じて算出される。その特性マップは、例えば特許第5765596号公報の図9、図10、図11に開示されている通りである。
エンジン最小トルクTe_MINは、現在の運転状態に応じてエンジン13が出力可能な負の最小トルクである。エンジン最小トルクTe_MINは、エンジン制御装置53により、エンジン回転数及びエンジン温度等に応じて算出される。負の値であるエンジン最小トルクTe_MINは、値が小さい(言い換えれば絶対値が大きい)ほど回生ブレーキが強く働くこととなる。
図6に示すように、エンジン温度は、例えばエンジン冷却水温に反映される。エンジン最小トルクTe_MINは、エンジン温度一定の条件では、エンジン回転数が大きいほど小さくなり、エンジン回転数一定の条件では、エンジン温度が高いほど大きくなる。
図6に示すように、エンジン温度は、例えばエンジン冷却水温に反映される。エンジン最小トルクTe_MINは、エンジン温度一定の条件では、エンジン回転数が大きいほど小さくなり、エンジン回転数一定の条件では、エンジン温度が高いほど大きくなる。
また、S1で、ハイブリッド制御装置54は、各MGの回転数及び温度に応じて、MG制御装置52が算出した第1MG最小トルクTmg1_MIN及び第2MG最小トルクTmg2_MINを取得する。
図7、図8には、回生動作時におけるMG最小トルクと共に、参考として、力行動作時におけるMG最大トルクを示す。以下の説明では、回生動作時におけるMG最小トルクについて述べる。
図7、図8には、回生動作時におけるMG最小トルクと共に、参考として、力行動作時におけるMG最大トルクを示す。以下の説明では、回生動作時におけるMG最小トルクについて述べる。
図7に示すように、MG最小トルクは、MG回転数Na以下の低回転領域では一定の下限値を取り、MG回転数Naから限界MG回転数Nbまでの領域で、MG回転数の増加に伴い、略反比例特性で大きく(言い換えれば絶対値が小さく)なる。
また、図8に示すように、MG最小トルクは、MG温度Ha以下の低温領域では一定の下限値を取り、MG温度HaからMG温度Hbまでの領域で、MG温度の上昇に伴い、略線形特性で大きく(言い換えれば絶対値が小さく)なる。なお、特許文献1に開示されたように、回生側での境界温度Haを力行側よりも低温側にずらして設定してもよい。
また、図8に示すように、MG最小トルクは、MG温度Ha以下の低温領域では一定の下限値を取り、MG温度HaからMG温度Hbまでの領域で、MG温度の上昇に伴い、略線形特性で大きく(言い換えれば絶対値が小さく)なる。なお、特許文献1に開示されたように、回生側での境界温度Haを力行側よりも低温側にずらして設定してもよい。
S2以下は、ハイブリッド制御装置54がS1で取得又、は算出した情報を用いて実行される。
以下のステップでは、動力伝達機構100の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを含む電力収支式とを用いて、最終的に駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する。まず、トルクバランス式及び電力収支式の基本的な考え方について説明する。
以下のステップでは、動力伝達機構100の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを含む電力収支式とを用いて、最終的に駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する。まず、トルクバランス式及び電力収支式の基本的な考え方について説明する。
また、電力収支式(3)は、バッテリ41への入出力電力と、第1MG11及び第2MG12で発電又は消費される電力の合計とが等しいことを示す。ここで、回転数Nmg1、Nmg2の単位を[rpm]、トルクTmg1、Tmg2の単位を[N・m]、入出力電力Pbattの単位を[W(=N・m/s)]とすると、式(3)中の換算係数Cは、式(4)で表される。
式(7)において、右辺の分子の第2項が第1項より大きい場合、第1MG基本トルクTmg1_basは負の値となり、減速時の共線図は、図3(a)に示す状態となる。
式(7)において、右辺の分子の第2項が第1項より小さい場合、第1MG基本トルクTmg1_basは正の値となり、減速時の共線図は、図3(b)に示す状態となる。
式(7)において、右辺の分子の第2項が第1項より小さい場合、第1MG基本トルクTmg1_basは正の値となり、減速時の共線図は、図3(b)に示す状態となる。
S3では、第1MG基本トルクTmg1_basを第1MG最小トルクTmg1_MINと比較する。
第1MG基本トルクTmg1_basが第1MG最小トルクTmg1_MINより小さい場合、S3でYESと判断される。この場合、S4で、第1MG基本トルクTmg1_basを第1MG最小トルクTmg1_MINに補正した後、S5に移行する。よって、補正後の第1MG基本トルクTmg1_basは、第1MG最小トルクTmg1_MINに等しくなる。
第1MG基本トルクTmg1_basが第1MG最小トルクTmg1_MIN以上の場合、S3でNOと判断される。この場合、S2で算出した第1MG基本トルクTmg1_basを維持し、S5に移行する。
第1MG基本トルクTmg1_basが第1MG最小トルクTmg1_MINより小さい場合、S3でYESと判断される。この場合、S4で、第1MG基本トルクTmg1_basを第1MG最小トルクTmg1_MINに補正した後、S5に移行する。よって、補正後の第1MG基本トルクTmg1_basは、第1MG最小トルクTmg1_MINに等しくなる。
第1MG基本トルクTmg1_basが第1MG最小トルクTmg1_MIN以上の場合、S3でNOと判断される。この場合、S2で算出した第1MG基本トルクTmg1_basを維持し、S5に移行する。
S3、S4の処理は、図9(a)のように示される。図9(a)に太線で記されたトルク値が第1MG基本トルクTmg1_basとして設定され、S5で用いられる。
S5では、第1MG基本トルクTmg1_bas及びエンジン最小トルクTe_MINから、トルクバランスの式(8)により、第2MG暫定トルクTmg2_tempを算出する。
S5では、第1MG基本トルクTmg1_bas及びエンジン最小トルクTe_MINから、トルクバランスの式(8)により、第2MG暫定トルクTmg2_tempを算出する。
S6では、第2MG暫定トルクTmg2_tempを第2MG最小トルクTmg2_MINと比較する。
第2MG暫定トルクTmg2_tempが第2MG最小トルクTmg2_MINより小さい場合、S6でYESと判断される。この場合、S7で、第2MG最小トルクTmg2_MINを第2MG決定トルクTmg2_detとする。その後、S8で、第2MG決定トルクTmg2_det及びエンジン最小トルクTe_MINから、トルクバランスの式(9)により、第1MG決定トルクTmg1_detを算出する。
第2MG暫定トルクTmg2_tempが第2MG最小トルクTmg2_MINより小さい場合、S6でYESと判断される。この場合、S7で、第2MG最小トルクTmg2_MINを第2MG決定トルクTmg2_detとする。その後、S8で、第2MG決定トルクTmg2_det及びエンジン最小トルクTe_MINから、トルクバランスの式(9)により、第1MG決定トルクTmg1_detを算出する。
第2MG暫定トルクTmg2_tempが第2MG最小トルクTmg2_MIN以上の場合、S6でNOと判断される。この場合、S9で、第2MG暫定トルクTmg2_tempを第2MG決定トルクTmg2_detとする。また、S10で、第1MG基本トルクTmg1_basを第1MG決定トルクTmg1_detとする。
S6、S7、S9の処理は、図9(b)のように示される。図9(b)に太線で記されたトルク値が第2MG決定トルクTmg2_detとして設定される。
S6、S7、S9の処理は、図9(b)のように示される。図9(b)に太線で記されたトルク値が第2MG決定トルクTmg2_detとして設定される。
S11では、第1MG決定トルクTmg1_det及び第2MG決定トルクTmg2_detから、トルクバランスの式(10)により、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する。以上で、駆動軸最大回生トルク算出処理のルーチンを終了する。
以上のように、本実施形態の駆動軸最大回生トルク算出処理は、動力伝達機構100の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを含む電力収支式とを基本として規定されている。したがって、バッテリ41への過充電を適切に防止しつつ、第1MG11、第2MG12及びエンジン13のトルクバランスを考慮して、駆動軸回生トルクを算出することができる。
また、S4では、第1MG基本トルクTmg1_basの下限値が第1MG最小トルクTmg1_MINに制限される。S7では、第2MG決定トルクTmg2_detの下限値が第2MG最小トルクTmg2_MINに制限される。
このように、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXの算出過程で各MGトルクの下限値を繰り返し制限することにより、第1MG11及び第2MG12の過回転による過剰な回生電力の生成を抑制することができる。
よって、ハイブリッド制御装置54が上記処理により算出した駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXをブレーキ制御装置60に送信することで、ブレーキ制御装置60は、回生エネルギーを有効に利用し、車両の制動を適正に制御することができる。
このように、駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXの算出過程で各MGトルクの下限値を繰り返し制限することにより、第1MG11及び第2MG12の過回転による過剰な回生電力の生成を抑制することができる。
よって、ハイブリッド制御装置54が上記処理により算出した駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXをブレーキ制御装置60に送信することで、ブレーキ制御装置60は、回生エネルギーを有効に利用し、車両の制動を適正に制御することができる。
(第2実施形態)
次に第2実施形態の駆動軸最大回生トルク算出処理について、図10のフローチャートを参照する。図10のステップのうちS1、S11は、図4と同一である。また、S2A〜S10Aは、図4のS2〜S10における各種の第1MGトルクと各種の第2MGトルクとをそっくり入れ替えたものである。
以下、S2A〜S10Aの概要を簡単に記載する。各ステップで用いる数式等についての説明は、第1実施形態の説明に基づいて類推可能であるため省略する。
S2Aでは、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM及びエンジン最小トルクTe_MINから、第2MG基本トルクTmg2_basを算出する。
次に第2実施形態の駆動軸最大回生トルク算出処理について、図10のフローチャートを参照する。図10のステップのうちS1、S11は、図4と同一である。また、S2A〜S10Aは、図4のS2〜S10における各種の第1MGトルクと各種の第2MGトルクとをそっくり入れ替えたものである。
以下、S2A〜S10Aの概要を簡単に記載する。各ステップで用いる数式等についての説明は、第1実施形態の説明に基づいて類推可能であるため省略する。
S2Aでは、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM及びエンジン最小トルクTe_MINから、第2MG基本トルクTmg2_basを算出する。
S3Aでは、第2MG基本トルクTmg2_basを第2MG最小トルクTmg2_MINと比較する。
第2MG基本トルクTmg2_basが第2MG最小トルクTmg2_MINより小さい場合、S3AでYESと判断される。この場合、S4Aで、第2MG基本トルクTmg2_basを第2MG最小トルクTmg2_MINに補正した後、S5Aに移行する。
第2MG基本トルクTmg2_basが第2MG最小トルクTmg2_MIN以上の場合、S3AでNOと判断される。この場合、S2Aで算出した第2MG基本トルクTmg2_basを維持し、S5Aに移行する。
第2MG基本トルクTmg2_basが第2MG最小トルクTmg2_MINより小さい場合、S3AでYESと判断される。この場合、S4Aで、第2MG基本トルクTmg2_basを第2MG最小トルクTmg2_MINに補正した後、S5Aに移行する。
第2MG基本トルクTmg2_basが第2MG最小トルクTmg2_MIN以上の場合、S3AでNOと判断される。この場合、S2Aで算出した第2MG基本トルクTmg2_basを維持し、S5Aに移行する。
S5Aでは、第2MG基本トルクTmg2_bas及びエンジン最小トルクTe_MINから、第1MG暫定トルクTmg1_tempを算出する。
S6Aでは、第1MG暫定トルクTmg1_tempを第1MG最小トルクTmg1_MINと比較する。
第1MG暫定トルクTmg1_tempが第1MG最小トルクTmg1_MINより小さい場合、S6AでYESと判断される。この場合、S7Aで、第1MG最小トルクTmg1_MINを第1MG決定トルクTmg1_detとする。その後、S8Aで、第1MG決定トルクTmg1_det及びエンジン最小トルクTe_MINから、第2MG決定トルクTmg2_detを算出する。
S6Aでは、第1MG暫定トルクTmg1_tempを第1MG最小トルクTmg1_MINと比較する。
第1MG暫定トルクTmg1_tempが第1MG最小トルクTmg1_MINより小さい場合、S6AでYESと判断される。この場合、S7Aで、第1MG最小トルクTmg1_MINを第1MG決定トルクTmg1_detとする。その後、S8Aで、第1MG決定トルクTmg1_det及びエンジン最小トルクTe_MINから、第2MG決定トルクTmg2_detを算出する。
第1MG暫定トルクTmg1_tempが第1MG最小トルクTmg1_MIN以上の場合、S6AでNOと判断される。この場合、S9Aで、第1MG暫定トルクTmg1_tempを第1MG決定トルクTmg1_detとする。また、S10Aで、第2MG基本トルクTmg2_basを第2MG決定トルクTmg2_detとする。
第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、ハイブリッド車制御装置50の構成を、ハイブリッド制御装置54に加え、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを算出するバッテリ制御装置51、エンジン最小トルクTe_MINを算出するエンジン制御装置53、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINを算出するMG制御装置52を含めたものとして解釈している。この解釈では、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM、エンジン最小トルクTe_MIN、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINは、ハイブリッド車制御装置50の「内部で算出」される。
これに対し、本発明のハイブリッド車制御装置は、ハイブリッド制御装置54のみで構成されると解釈してもよい。その場合、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM、エンジン最小トルクTe_MIN、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINは、ハイブリッド車制御装置の外部から取得されることとなる。
上記実施形態では、ハイブリッド車制御装置50の構成を、ハイブリッド制御装置54に加え、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIMを算出するバッテリ制御装置51、エンジン最小トルクTe_MINを算出するエンジン制御装置53、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINを算出するMG制御装置52を含めたものとして解釈している。この解釈では、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM、エンジン最小トルクTe_MIN、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINは、ハイブリッド車制御装置50の「内部で算出」される。
これに対し、本発明のハイブリッド車制御装置は、ハイブリッド制御装置54のみで構成されると解釈してもよい。その場合、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM、エンジン最小トルクTe_MIN、及び、第1、第2MG最小トルクTmg1_MIN、Tmg2_MINは、ハイブリッド車制御装置の外部から取得されることとなる。
また、上記実施形態のハイブリッド車制御装置50において、ハイブリッド制御装置54が駆動軸最大回生トルクTout_rg_MAXを算出する根幹的な技術思想が反映された構成以外の細部の構成は、上記実施形態で例示したものに限らない。例えば、バッテリ入力電力制限値Pbatt_LIM、エンジン最小トルクTe_MIN、第1MG最小トルクTmg1_MIN及び第2MG最小トルクTmg2_MINを算出する特性マップとして、上記の例以外のパラメータに基づく特性マップを用いてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
100・・・動力伝達機構、
11・・・第1MG、 110・・・(第1MGの)出力軸、
12・・・第2MG、 120・・・(第2MGの)出力軸、
13・・・エンジン、 130・・・(エンジンの)出力軸、
14・・・駆動軸、
20・・・第1遊星歯車機構、 21・・・(第1)サンギア、
22・・・(第1)プラネタリキャリア、 23・・・(第1)リングギア、
30・・・第2遊星歯車機構、 31・・・(第2)サンギア、
32・・・(第2)プラネタリキャリア、 33・・・(第2)リングギア、
41・・・バッテリ、
50・・・ハイブリッド車制御装置、
90・・・ハイブリッド車両、 94・・・駆動輪。
11・・・第1MG、 110・・・(第1MGの)出力軸、
12・・・第2MG、 120・・・(第2MGの)出力軸、
13・・・エンジン、 130・・・(エンジンの)出力軸、
14・・・駆動軸、
20・・・第1遊星歯車機構、 21・・・(第1)サンギア、
22・・・(第1)プラネタリキャリア、 23・・・(第1)リングギア、
30・・・第2遊星歯車機構、 31・・・(第2)サンギア、
32・・・(第2)プラネタリキャリア、 33・・・(第2)リングギア、
41・・・バッテリ、
50・・・ハイブリッド車制御装置、
90・・・ハイブリッド車両、 94・・・駆動輪。
Claims (4)
- エンジン(13)の出力軸(130)、第1MG(11)の出力軸(110)、第2MG(12)の出力軸(120)、及び、駆動輪(94)に接続される駆動軸(14)の動力伝達に関し、前記第1MGの出力軸、前記エンジンの出力軸、前記駆動軸がそれぞれ第1サンギア(21)、第1プラネタリキャリア(22)、第1リングギア(23)に連結された第1遊星歯車機構(20)と、前記エンジンの出力軸、前記駆動軸、前記第2MGの出力軸がそれぞれ第2サンギア(31)、第2プラネタリキャリア(32)、第2リングギア(33)に連結された第2遊星歯車機構(30)とが互いに接続されてなり、前記エンジンの動力と、前記第1MGの動力と、前記第2MGの動力とを合成して前記駆動軸に出力する4軸式の動力伝達機構(100)を備えたハイブリッド車両(90)に適用され、
バッテリ(41)への回生電力を発生させる回生トルクを負の値として定義し、
前記動力伝達機構の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値(Pbatt_LIM)を含む電力収支式とを用いて、車両の減速時に前記バッテリへ回生可能な前記駆動軸の最大トルクである駆動軸最大回生トルク(Tout_rg_MAX)を算出するハイブリッド車制御装置であって、
前記バッテリ入力電力制限値、現在の運転状態に応じて前記エンジンが出力可能な最小トルクであるエンジン最小トルク(Te_MIN)、並びに、現在の運転状態に応じて前記第1MG及び前記第2MGが出力可能な最小トルクである第1MG最小トルク(Tmg1_MIN)及び第2MG最小トルク(Tmg2_MIN)を取得又は算出し、
前記バッテリ入力電力制限値及び前記エンジン最小トルクから第1MG基本トルク(Tmg1_bas)を算出し、算出された前記第1MG基本トルクが前記第1MG最小トルクより小さい場合、前記第1MG基本トルクを前記第1MG最小トルクに補正し、
前記第1MG基本トルク及び前記エンジン最小トルクから第2MG暫定トルク(Tmg2_temp)を算出し、
算出された前記第2MG暫定トルクが前記第2MG最小トルクより小さい場合、前記第2MG最小トルクを第2MG決定トルク(Tmg2_det)とし、且つ、前記第2MG決定トルク及び前記エンジン最小トルクから第1MG決定トルク(Tmg1_det)を算出し、
一方、前記第2MG暫定トルクが前記第2MG最小トルク以上の場合、前記第2MG暫定トルクを第2MG決定トルクとし、且つ、前記第1MG基本トルクを第1MG決定トルクとし、
前記第1MG決定トルク及び前記第2MG決定トルクから前記駆動軸最大回生トルクを算出するハイブリッド車制御装置。 - エンジン(13)の出力軸(130)、第1MG(11)の出力軸(110)、第2MG(12)の出力軸(120)、及び、駆動輪(94)に接続される駆動軸(14)の動力伝達に関し、前記第1MGの出力軸、前記エンジンの出力軸、前記駆動軸がそれぞれ第1サンギア(21)、第1プラネタリキャリア(22)、第1リングギア(23)に連結された第1遊星歯車機構(20)と、前記エンジンの出力軸、前記駆動軸、前記第2MGの出力軸がそれぞれ第2サンギア(31)、第2プラネタリキャリア(32)、第2リングギア(33)に連結された第2遊星歯車機構(30)とが互いに接続されてなり、前記エンジンの動力と、前記第1MGの動力と、前記第2MGの動力とを合成して前記駆動軸に出力する4軸式の動力伝達機構(100)を備えたハイブリッド車両(90)に適用され、
バッテリ(41)への回生電力を発生させる回生トルクを負の値として定義し、
前記動力伝達機構の共線図におけるトルクバランス式と、バッテリ入力電力制限値(Pbatt_LIM)を含む電力収支式とを用いて、車両の減速時に前記バッテリへ回生可能な前記駆動軸の最大トルクである駆動軸最大回生トルク(Tout_rg_MAX)を算出するハイブリッド車制御装置であって、
前記バッテリ入力電力制限値、現在の運転状態に応じて前記エンジンが出力可能な最小トルクであるエンジン最小トルク(Te_MIN)、並びに、現在の運転状態に応じて前記第1MG及び前記第2MGが出力可能な最小トルクである第1MG最小トルク(Tmg1_MIN)及び第2MG最小トルク(Tmg2_MIN)を取得又は算出し、
前記バッテリ入力電力制限値及び前記エンジン最小トルクから第2MG基本トルク(Tmg2_bas)を算出し、算出された前記第2MG基本トルクが前記第2MG最小トルクより小さい場合、前記第2MG基本トルクを前記第2MG最小トルクに補正し、
前記第2MG基本トルク及び前記エンジン最小トルクから第1MG暫定トルク(Tmg1_temp)を算出し、
算出された前記第1MG暫定トルクが前記第1MG最小トルクより小さい場合、前記第1MG最小トルクを第1MG決定トルク(Tmg1_det)とし、且つ、前記第1MG決定トルク及び前記エンジン最小トルクから第2MG決定トルク(Tmg2_det)を算出し、
一方、前記第1MG暫定トルクが前記第1MG最小トルク以上の場合、前記第1MG暫定トルクを第1MG決定トルクとし、且つ、前記第2MG基本トルクを第2MG決定トルクとし、
前記第1MG決定トルク及び前記第2MG決定トルクから前記駆動軸最大回生トルクを算出するハイブリッド車制御装置。 - 前記ハイブリッド車両の制動を制御するブレーキ制御装置(60)に対し、算出した前記駆動軸最大回生トルクを送信する請求項1または2に記載のハイブリッド車制御装置。
- 前記エンジン最小トルクは、エンジン回転数及びエンジン温度に基づいて決定される請求項1〜3のいずれか一項に記載のハイブリッド車制御装置。
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