JP2017185839A - Hybrid vehicle and control method of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a hybrid vehicle control method.
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という。)が注目されている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) including a hybrid system having an engine and a motor generator that are controlled in combination according to the driving state of the vehicle has attracted attention from the viewpoint of improving fuel efficiency and environmental measures. (For example, refer to Patent Document 1).
このハイブリッド車両において、エンジンとモータージェネレーターの間に作動油を動力源とするクラッチを配設する場合がある。 In this hybrid vehicle, a clutch using hydraulic oil as a power source may be disposed between the engine and the motor generator.
ところで、作動油の温度が高温時にこのクラッチを接続すると、作動油の動粘度が低下して作動油圧が低下するため、クラッチの接続速度が遅くなり、接続時間が長くなる。このときにクラッチの入出力軸の回転数差が大きいと、クラッチの摩擦面での発生熱量の総量(クラッチの接続時間×入出力軸の回転数差に伴う発生熱量)が過大で、クラッチが高温となり、クラッチの焼き付きが発生する虞があった。 By the way, if this clutch is connected when the temperature of the hydraulic oil is high, the kinematic viscosity of the hydraulic oil is lowered and the hydraulic pressure is lowered, so that the connection speed of the clutch is slowed and the connection time is lengthened. If the clutch input / output shaft speed difference is large at this time, the total amount of heat generated on the frictional surface of the clutch (clutch connection time x generated heat amount associated with the input / output shaft speed difference) is excessive. There was a possibility that clutch seizure would occur due to the high temperature.
本発明の目的は、作動油の温度が高温時にクラッチを接続しても、クラッチの焼き付きを防止することができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a hybrid vehicle and a hybrid vehicle control method capable of preventing the seizure of the clutch even when the clutch is connected when the temperature of the hydraulic oil is high.
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、前記エンジンと前記モータージェネレーターの間に配設される作動油を動力源とするクラッチと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えて構成されるハイブリッド車両において、前記制御装置が、前記エンジンの運転状態に基づいて前記クラッチを接状態とするときに、前記クラッチの入出力軸の回転数差が予め設定される許容回転数以下となってから前記クラッチの接続を開始するとともに、前記許容回転数を前記作動油の温度に基づいて設定するように構成されている。 The hybrid vehicle of the present invention that achieves the above object includes an engine and a motor generator that are power sources for driving the vehicle, a clutch that uses hydraulic oil disposed between the engine and the motor generator as a power source, In a hybrid vehicle configured to include a hybrid system having a control device, the rotational speed of the input / output shaft of the clutch when the control device brings the clutch into an engaged state based on the operating state of the engine. The clutch is started when the difference becomes equal to or less than a preset allowable rotational speed, and the allowable rotational speed is set based on the temperature of the hydraulic oil.
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジンとモータージェネレーターの間に作動油を動力源とするクラッチを備えて、該クラッチの断接状態を前記エンジンの運転状態に基づいて切り替えるハイブリッド車両の制御方法において、前記クラッチを接状態とするときに、前記作動油の温度に基づいて許容回転数を予め設定して、前記クラッチの入出力軸の回転数差がこの設定した許容回転数以下となってから前記クラッチの接続を開始することを特徴とする方法である。 In addition, the hybrid vehicle control method of the present invention that achieves the above object includes a clutch that uses hydraulic oil as a power source between an engine that is a power source for driving the vehicle and a motor generator, and the clutch is connected and disconnected. In the hybrid vehicle control method for switching the state based on the operating state of the engine, when the clutch is brought into the engaged state, an allowable rotational speed is set in advance based on the temperature of the hydraulic oil, and the clutch input / output In this method, the clutch is started to be connected after the difference in shaft rotational speed becomes equal to or less than the set allowable rotational speed.
本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、エンジンの運転状態に基づいてクラッチを接続する(接状態とする)ときに、クラッチの接続を開始する回転数(許容回転数)を作動油の温度に基づいて設定するので、クラッチの高温化を抑制することができ、クラッチの焼き付きを防止することができる。 According to the hybrid vehicle and the hybrid vehicle control method of the present invention, when the clutch is engaged (set to the engaged state) based on the operating state of the engine, the rotational speed (allowable rotational speed) for starting the clutch engagement is operated. Since it sets based on the temperature of oil, the high temperature of a clutch can be suppressed and the burning of a clutch can be prevented.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両を示す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
このハイブリッド車両(以下「HEV」という。)は、普通乗用車又はバスやトラックなどの大型自動車であり、エンジン10、モータージェネレーター21及びトランスミッション30と、運転状態に応じて車両を複合的に制御するハイブリッドシステム20とを主に備えている。
This hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) is a normal passenger car or a large vehicle such as a bus or a truck, and is a hybrid that controls the vehicle in combination with the
エンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このエンジン10には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト13の一端は、湿式多板クラッチであるエンジンクラッチ14を介してモータージェネレーター21の回転軸22の一端に接続されている。このエンジンクラッチ14は作動油Oを動力源とする(作動油Oの作動油圧により断状態または接状態を切り替える)クラッチである。
In the
モータージェネレーター21には、発電運転が可能な永久磁石式の交流同期モーターが用いられている。このモータージェネレーター21の回転軸22の他端は、トルクコンバータ17、トランスミッションクラッチ15(例えば、湿式多板クラッチなど)を通じて、トランスミッション30のインプットシャフト31に接続されている。
The
トランスミッション30には、HEVの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ自動的に変速するAMT又はATが用いられている。なお、トランスミッション30は、AMTのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
The
トランスミッション30で変速された回転動力は、アウトプットシャフト32に接続されたプロペラシャフト33を通じてデファレンシャル34に伝達され、後輪である一対の駆動輪35にそれぞれ駆動力として分配される。
The rotational power changed by the
ハイブリッドシステム20は、モータージェネレーター21と、そのモータージェネレーター21に電気的に接続するインバーター23、高電圧バッテリー24、DC/DCコンバーター25及び低電圧バッテリー26とを有している。
The
高電圧バッテリー24としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー26には鉛バッテリーが用いられる。
Preferred examples of the
DC/DCコンバーター25は、高電圧バッテリー24と低電圧バッテリー26との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー26は、各種の車両電装品27に電力を供給する。
The DC /
このハイブリッドシステム20における種々のパラメーター、例えば、電流値、電圧値やSOCなどは、BMS(バッテリーマネジメントシステム)28により検出される。
Various parameters in the
これらのエンジン10及びモータージェネレーター21を有するハイブリッドシステム20は、制御装置70を備え、この制御装置70により、ハイブリッドシステム20は制御される。具体的には、HEVの発進時や加速時には、ハイブリッドシステム20は高電圧バッテリー24から電力を供給されたモータージェネレーター21により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター21による回生発電を行い、プロペラシャフト33等に発生する余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー24を充電する。また、このHEVは、エンジンクラッチ14を断状態、かつ、トランスミッションクラッチ15を接状態にすることで、モータージェネレーター21のみを車両の走行用の動力源とする、いわゆるモーター単独走行が可能となる。
The
本発明のハイブリッド車両は、車両走行用の動力源であるエンジン10及びモータージェネレーター21と、エンジン10とモータージェネレーター21の間に配設される作動油Oを動力源とする湿式多板クラッチ(エンジンクラッチ)14と、制御装置70と、を有するハイブリッドシステム20を備えて構成される車両である。
The hybrid vehicle of the present invention includes an
ここで、エンジンクラッチ14を接続する(接状態とする)場合、エンジンクラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeが実験等により予め設定される許容回転数α以下になってからエンジンクラッチ14の接続を開始している。
Here, when the
しかしながら、作動油Oの温度が高温時にエンジンクラッチ14を接続する場合、作動油Oの動粘度が低下して作動油圧が低下するため、エンジンクラッチ14の接続速度が遅くなる(エンジンクラッチ14の接続時間が長くなる)。このときに入出力軸の回転数差ΔNeが大きいと、エンジンクラッチ14の摩擦面での発生熱量の総量(エンジンクラッチ14の接続時間×入出力軸の回転数差ΔNeに伴う発生熱量)が過大で、エンジンクラッチ14が高温となり、エンジンクラッチ14の焼き付きが発生する虞がある。
However, when the
そこで、本発明では、制御装置70が、エンジン10の運転状態に基づいてエンジンクラッチ14を接状態とするときに、エンジンクラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeが許容回転数α以下となってからエンジンクラッチ14の接続を開始するとともに、この許容回転数αを作動油Oの温度Tに基づいて設定するように構成する。
Therefore, in the present invention, when the
すなわち、エンジン10の運転状態に基づいてエンジンクラッチ14を接続する(接状態とする)ときに、作動油Oの温度変化に起因するエンジンクラッチ14の接続時間の変化(接続速度の変化)を考慮して、エンジンクラッチ14の接続を開始する許容回転数αを設定する。この許容回転数αの設定には、例えば、図3に示すような作動油Oの温度Tに対して許容回転数αを設定した制御マップを予め作成して制御装置70に記憶させておき、この制御装置70に記憶した制御マップを用いて行う。
That is, when the
ここで、作動油Oの温度Tは、エンジンクラッチ14の内部に配設される温度センサ(図示しない)により検出する。また、エンジンクラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeは、入力軸(エンジン10側の回転軸)22aの回転数Naより、出力軸(モータージェネレーター21側の回転軸)22bの回転数Nbを減算して算出される。入力軸22aの回転数Naは、エンジン回転数検出センサ(図示しない)により検出されるエンジン10の回転数Ncと同じ値として算出する。出力軸22bの回転数Nbは、モータージェネレーター21の回転数検出センサ(図示しない)により検出されるモータージェネレーター21の回転数Nmと同じ値として算出する。
Here, the temperature T of the hydraulic oil O is detected by a temperature sensor (not shown) disposed in the
また、上記のハイブリッド車両において、制御装置70が、作動油Oの温度Tが実験等により予め設定される設定温度T1未満であるときには、許容回転数αを第1回転数α1に設定する。また、作動油Oの温度Tが設定温度T1以上であるときには、許容回転数αを、第1回転数α1以下の第2回転数α2に設定するとともに、作動油Oの温度Tが高温になるにつれてこの第2回転数α2を小さくするように構成する。
In the hybrid vehicle described above,
この設定温度T1は、作動油Oの温度Tに起因するエンジンクラッチ14の接続時間の変化(接続速度の変化)により、エンジンクラッチ14の焼き付きが発生する虞がある温度領域を考慮して設定される温度である。すなわち、作動油Oの温度Tが設定温度T1未満(常温領域)であれば、エンジンクラッチ14の焼き付きが発生する虞がない一方、作動油Oの温度Tが設定温度T1以上(高温領域)であれば、エンジンクラッチ14の焼き付きが発生する虞がある。
This set temperature T1 is set in consideration of a temperature range in which seizure of the
また、第1回転数α1は例えば2000rpmに設定して、第2回転数α2は例えば1000〜2000rpmの間の回転数の値に設定する。なお、図3では、作動油Oの温度Tが高温になるにつれて第2回転数α2が連続的かつ直線的に小さくなるように図示しているが、第2回転数α2が断続的(例えば、階段上)に小さくなってもよいし、または、第2回転数α2が曲線を描くように小さくなってもよい。 The first rotation speed α1 is set to 2000 rpm, for example, and the second rotation speed α2 is set to a rotation speed value between 1000 and 2000 rpm, for example. In FIG. 3, the second rotational speed α2 is illustrated so as to decrease continuously and linearly as the temperature T of the hydraulic oil O becomes higher, but the second rotational speed α2 is intermittent (for example, It may be small (on the stairs) or may be small so that the second rotation speed α2 draws a curve.
この構成によれば、作動油Oの温度Tが高温領域(設定温度T1以上)であるときに、作動油Oの温度Tが高温になるにつれて湿式多板クラッチ14の接続を開始する入出力軸の回転数差(許容回転数)αを小さく設定するので、作動油Oが高温となり湿式多板クラッチ14の接続時間が長くなるにつれて、湿式多板クラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeに伴う発生熱量を少なくして、湿式多板クラッチ14の接続開始から接続完了までの発生熱量の総量の増加を抑制することができるので、湿式多板クラッチ14の高温化を確実に抑制することができる。 According to this configuration, when the temperature T of the hydraulic oil O is in the high temperature region (set temperature T1 or higher), the input / output shaft that starts the connection of the wet multi-plate clutch 14 as the temperature T of the hydraulic oil O becomes higher. Since the hydraulic oil O becomes high temperature and the connection time of the wet multi-plate clutch 14 becomes longer, the rotational speed difference ΔNe of the wet multi-plate clutch 14 is increased. Since the amount of generated heat can be reduced and an increase in the total amount of generated heat from the start of connection of the wet multi-plate clutch 14 to the completion of connection can be suppressed, the high temperature of the wet multi-plate clutch 14 can be reliably suppressed. it can.
次に、このようなハイブリッド車両(HEV)の制御方法を、制御装置70の機能として図2に基づいて制御フロー図の形で以下に説明する。なお、制御装置70は、信号線(一点鎖線で示す)を通じて、エンジンクラッチ14と接続しているが、その他の装置(例えば、トランスミッションクラッチ15)や各種センサ(例えば、エンジン回転数検出センサ)とも、図示しないが、接続している。
Next, a control method of such a hybrid vehicle (HEV) will be described below in the form of a control flowchart based on FIG. The
図2の制御フローについて説明する。図2の制御フローは、エンジン10の運転状態に基づいてエンジンクラッチ14を接続する(接状態とする)ときに、上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローである。図2の制御フローがスタートすると、ステップS10にて、作動油Oの温度Tをエンジンクラッチ14の動作制御用のセンサにより検出するとともに、エンジンクラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeを算出する。エンジンクラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeの算出方法は、上記した方法と同様であるので、ここでは説明を省略する。ステップS10の制御を実施後、ステップS20に進む。
The control flow of FIG. 2 will be described. The control flow in FIG. 2 is a control flow that is called from the advanced control flow and starts when the
ステップS20にて、ステップS10で検出した作動油Oの温度Tに基づいて許容回転数αを設定する。この許容回転数αの設定は、上述したように、例えば、図3に示すような制御マップを用いて行う。ステップS20の制御を実施後、ステップS30に進む。 In step S20, the allowable rotational speed α is set based on the temperature T of the hydraulic oil O detected in step S10. As described above, the allowable rotational speed α is set using, for example, a control map as shown in FIG. After performing the control of step S20, the process proceeds to step S30.
ステップS30にて、ステップS10で算出した回転数差ΔNeが、ステップS20で設定した許容回転数α以下であるか否かを判定する。回転数差ΔNeが許容回転数α未満である場合(NO)には、予め設定した制御時間を経過後、再度ステップS30の判定を行う。一方、回転数差ΔNeが許容回転数α以上である場合(YES)には、ステップS40に進み、ステップS40にて、エンジンクラッチ14の接続を開始する。そして、ステップS40の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S30, it is determined whether or not the rotational speed difference ΔNe calculated in step S10 is equal to or smaller than the allowable rotational speed α set in step S20. When the rotational speed difference ΔNe is less than the allowable rotational speed α (NO), the determination in step S30 is performed again after a preset control time has elapsed. On the other hand, if the rotational speed difference ΔNe is equal to or larger than the allowable rotational speed α (YES), the process proceeds to step S40, and the connection of the
以上のように、上記のハイブリッド車両を基にした、本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジン10とモータージェネレーター21の間に作動油Oを動力源とする湿式多板クラッチ14を備えて、この湿式多板クラッチ14の断接状態をエンジン10の運転状態に基づいて切り替えるハイブリッド車両の制御方法において、湿式多板クラッチ14を接状態とするときに、作動油Oの温度Tに基づいて許容回転数αを予め設定して、湿式多板クラッチ14の入出力軸の回転数差ΔNeがこの設定した許容回転数α以下となってから湿式多板クラッチ14の接続を開始することを特徴とする方法となる。
As described above, the hybrid vehicle control method of the present invention based on the above-described hybrid vehicle is a wet type using hydraulic oil O as a power source between the
本発明のハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法によれば、エンジン10の運転状態に基づいて湿式多板クラッチ14を接続する(接状態とする)ときに、湿式多板クラッチ14の接続を開始する回転数(許容回転数)αを作動油Oの温度Tに基づいて設定するので、湿式多板クラッチ14の高温化を抑制することができ、湿式多板クラッチ14の焼き付きを防止することができる。
According to the hybrid vehicle and the hybrid vehicle control method of the present invention, the connection of the wet multi-plate clutch 14 is started when the wet multi-plate clutch 14 is connected (set to the contact state) based on the operating state of the
10 エンジン
11 エンジン本体
14 エンジンクラッチ(湿式多板クラッチ)
20 ハイブリッドシステム
21 モータージェネレーター
22a エンジンクラッチの入力軸
22b エンジンクラッチの出力軸
70 制御装置
O 作動油
T 作動油の温度
T1 設定温度
ΔNe エンジンクラッチの入出力軸の回転数差
α 許容回転数
α1 第1回転数
α2 第2回転数
10
20
Claims (3)
前記制御装置が、
前記エンジンの運転状態に基づいて前記クラッチを接状態とするときに、前記クラッチの入出力軸の回転数差が予め設定される許容回転数以下となってから前記クラッチの接続を開始するとともに、
前記許容回転数を前記作動油の温度に基づいて設定するように構成されるハイブリッド車両。 A hybrid system having an engine and a motor generator, which are power sources for vehicle travel, a clutch that uses hydraulic oil disposed between the engine and the motor generator as a power source, and a control device. In the hybrid vehicle
The control device is
When the clutch is brought into the engaged state based on the operating state of the engine, the clutch input / output shaft rotation speed difference is less than or equal to a preset allowable rotation speed, and the clutch connection is started.
A hybrid vehicle configured to set the allowable rotational speed based on a temperature of the hydraulic oil.
前記作動油の温度が予め設定される設定温度未満であるときには、前記許容回転数を第1回転数に設定し、
前記作動油の温度が前記設定温度以上であるときには、前記許容回転数を、前記第1回転数以下の第2回転数に設定するとともに、前記作動油の温度が高温になるにつれて前記第2回転数を小さくするように構成される請求項1に記載のハイブリッド車両。 The control device is
When the temperature of the hydraulic oil is lower than a preset temperature, the allowable rotational speed is set to the first rotational speed,
When the temperature of the hydraulic oil is equal to or higher than the set temperature, the allowable rotational speed is set to a second rotational speed that is equal to or lower than the first rotational speed, and the second rotation is performed as the temperature of the hydraulic oil becomes higher. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the hybrid vehicle is configured to reduce the number.
前記クラッチを接状態とするときに、前記作動油の温度に基づいて許容回転数を予め設定して、前記クラッチの入出力軸の回転数差がこの設定した許容回転数以下となってから前記クラッチの接続を開始することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 In a control method for a hybrid vehicle, comprising a clutch that uses hydraulic oil as a power source between an engine that is a power source for driving the vehicle and a motor generator, and switching a connection / disconnection state of the clutch based on an operating state of the engine.
When the clutch is brought into a contact state, an allowable rotational speed is set in advance based on the temperature of the hydraulic oil, and the rotational speed difference between the input and output shafts of the clutch becomes equal to or less than the set allowable rotational speed. A method for controlling a hybrid vehicle, characterized by starting connection of a clutch.
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