JP2018030487A - ハイブリッド車両システム - Google Patents

ハイブリッド車両システム Download PDF

Info

Publication number
JP2018030487A
JP2018030487A JP2016164755A JP2016164755A JP2018030487A JP 2018030487 A JP2018030487 A JP 2018030487A JP 2016164755 A JP2016164755 A JP 2016164755A JP 2016164755 A JP2016164755 A JP 2016164755A JP 2018030487 A JP2018030487 A JP 2018030487A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque command
motor
torque
difference
axle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016164755A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6800659B2 (ja
Inventor
陽介 清水
Yosuke Shimizu
陽介 清水
友樹 桑野
Yuki Kuwano
友樹 桑野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2016164755A priority Critical patent/JP6800659B2/ja
Priority to CN201780051458.1A priority patent/CN109789872B/zh
Priority to PCT/JP2017/024037 priority patent/WO2018037715A1/ja
Priority to EP17843203.5A priority patent/EP3505413B1/en
Publication of JP2018030487A publication Critical patent/JP2018030487A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6800659B2 publication Critical patent/JP6800659B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2045—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for optimising the use of energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/10—Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip
    • B60L3/106—Indicating wheel slip ; Correction of wheel slip for maintaining or recovering the adhesion of the drive wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18172—Preventing, or responsive to skidding of wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/08—Preventing wheel slippage
    • B61C15/12—Preventing wheel slippage by reducing the driving power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C7/00—Other locomotives or motor railcars characterised by the type of motive power plant used; Locomotives or motor railcars with two or more different kinds or types of motive power
    • B61C7/04—Locomotives or motor railcars with two or more different kinds or types of engines, e.g. steam and IC engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/40—DC to AC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/46—Drive Train control parameters related to wheels
    • B60L2240/465—Slip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W2050/0001—Details of the control system
    • B60W2050/0043—Signal treatments, identification of variables or parameters, parameter estimation or state estimation
    • B60W2050/0048—Addition or subtraction of signals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/30—Wheel torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0666—Engine torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/06—Combustion engines, Gas turbines
    • B60W2710/0677—Engine power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2710/00—Output or target parameters relating to a particular sub-units
    • B60W2710/08—Electric propulsion units
    • B60W2710/083—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/30—Railway vehicles
    • B60Y2200/31—Locomotives
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Abstract

【課題】 安定した駆動を実現するハイブリッド車両システムを提供する。【解決手段】 実施形態によるハイブリッド車両システムは、車軸８０から出力されるトルクと、外部から供給される車軸トルク指令Ｔｒｅｆとが等しくなるように、第１電動機３０のトルク指令ＴＭＧ１´と第２電動機６０のトルク指令ＴＭＧ２´とを演算する第１制御部２と、トルク指令差ΔＴｒｅｆを受信し、第１電動機３０と第２電動機６０との消費エネルギーの差がゼロとなるように、第１電動機３０のトルク指令差ΔＴＭＧ１と前記第２電動機のトルク指令差ΔＴＭＧ２とを演算する第２制御部４と、第１電動機３０のトルク指令ＴＭＧ１´とトルク指令差ΔＴＭＧ１とを加算して第１インバータ４０へ出力する第１加算器５と、第２電動機６０のトルク指令ＴＭＧ２´とトルク指令差ΔＴＭＧ２とを加算して第２インバータ５０へ出力する第２加算器６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、ハイブリッド車両システムに関する。
内燃機関から供給されるエネルギーと、蓄電池から供給されるエネルギーとの両方を車軸に伝達可能に構成されたハイブリッド車両システムが提案されている。
シリーズパラレルハイブリッド車両システムは、内燃機関から供給されるエネルギーを発電機側と車軸側とに分割して供給（分配）する三軸動力分割機構を有している。シリーズパラレルハイブリッド車両システムでは、車軸は、内燃機関から三軸動力分割機構を介して車軸に供給されるエネルギーと、発電機から供給される電気エネルギーと蓄電池から供給されるエネルギーとを用いて回転する。
また、シリーズパラレルハイブリッド車両システムでは、車軸（車速）と内燃機関の回転速度を独立に決定することが可能である。また、シリーズパラレルハイブリッド車両システムでは、車両の出力トルクと内燃機関の出力とを独立に決定することが可能である。これにより、車両の運転状態によらず、内燃機関の動作点を決めることができるので、内燃機関の動作点として効率が良い点に選ぶことで、内燃機関の高効率運転が可能となり、燃費を向上することができる。
また、内燃機関の出力エネルギーと、車両の出力エネルギーとに差がある場合には、直流リンクに接続されたバッテリの充放電により、エネルギーの過不足を調整することも可能である。
特許３０５０１２５号公報
例えば、鉄道車両では、車輪がレール上を転がることによる摩擦力（粘着力）を駆動力としている。鉄道車両の粘着力は、自動車のゴムタイヤと舗装路面との間の摩擦力に比べて小さく、特に、レールや車輪が湿潤状態であるなど、摩擦力の上限が小さい場合において、車輪の空転や滑りを引き起こし易い。
上記シリーズパラレルハイブリッド車両システムを鉄道車両に搭載した場合、車輪が空転することにより、モータの出力エネルギーが変動すると、直流リンク電圧が変動し、発電機とモータとを駆動しているインバータの制御が不安定になる可能性があった。
更に、直流リンクにバッテリが接続されているシステムでは、バッテリの充電電流および放電電流が制限されていることがあり、直流リンク電圧が急激に変動することにより、バッテリの充放電が不可能となり、システム全体の停止に至る可能性があった。
本発明の実施形態は、上記事情を鑑みて成されたものであって、安定した駆動を実現するハイブリッド車両システムを提供することを目的とする。
実施形態によるハイブリッド車両システムは、内燃機関と、第１電動機と、前記内燃機関の動力を、前記第１電動機と動力結合機構と、に分配する三軸動力分割機構と、前記動力結合機構に接続した第２電動機と、前記動力結合機構の動力と前記第２電動機の動力とが合成されたエネルギーが伝達される車軸と、前記第１電動機を駆動する第１インバータと、直流リンクを介して前記第１インバータと接続し、前記第２電動機を駆動する第２インバータと、前記直流リンクに接続した蓄電池と、前記車軸から出力されるトルクと、外部から供給される車軸トルク指令とが等しくなるように、前記第１電動機のトルク指令値と第２電動機のトルク指令値とを演算する第１制御部と、前記車軸トルク指令に対するトルク指令差を受信し、前記第１電動機の消費エネルギーと前記第２電動機の消費エネルギーとの差がゼロとなるように、前記第１電動機のトルク指令差と前記第２電動機のトルク指令差とを演算する第２制御部と、前記第１電動機のトルク指令値と前記第１電動機のトルク指令差とを加算して前記第１インバータへ出力する第１加算器と、前記第２電動機のトルク指令値と前記第２電動機のトルク指令差とを加算して前記第２インバータへ出力する第２加算器と、を備える。
図１は、実施形態のハイブリッド車両システムの構成例を概略的に示す図である。 図２は、図１に示すハイブリッド車両システムの三軸動力分割機構の一構成例を説明するための図である。 図３は、実施形態の車両制御装置の構成例を概略的に示すブロック図である。
以下、実施形態のハイブリッド車両システムについて、図面を参照して説明する。
本実施形態のハイブリッド車両システムは、内燃機関１０と、三軸動力分割機構２０と、発電機（第１電動機）３０と、第１インバータ４０と、第２インバータ５０と、モータ（第２電動機）６０と、動力結合機構７０と、車軸８０と、補機９０と、バッテリＢＴと、車輪ＷＬと、車両制御装置ＣＴＲと、を備えている。
内燃機関１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等、車両を駆動する機械エネルギーを生成する原動機である。
三軸動力分割機構２０は、内燃機関１０で生成された機械エネルギーを、発電機３０側に供給されるエネルギーと、車輪ＷＬ側（車軸８０側）に供給されるエネルギーとに分割して供給する。
図２は、図１に示すハイブリッド車両システムの三軸動力分割機構の一構成例を説明するための図である。
三軸動力分割機構２０は、例えば、サンギアＳと、サンギアＳに外接したプラネタリアギアＰと、プラネタリアギアＰが内接したリングギアＲと、プラネタリアギアＰの軌道に沿って回転するプラネタリキャリアＣと、を備えている。本実施形態では、プラネタリキャリアＣは、内燃機関１０で生成された機械エネルギーＰｅにより回転する。サンギアＳの回転動力は発電機３０へ伝達される。リングギアＲの回転動力は車軸８０と接続した動力結合機構７０に伝達される。
三軸動力分割機構２０の、サンギアＳ、リングギアＲ、プラネタリアギアＰ、および、プラネタリアキャリアＣの運動方程式を以下に示す。
なお、θはギア、電動機等の回転角度、ωはギア、電動機等の回転角速度、Ｔはギア、電動機等のトルク、Ｊはギア、電動機等のイナーシャ、Ｇはギア歯数である。また、上記の記号の添え字は、Ｓはサンギアに関するもの、Ｐはプラネタリギアに関するもの、Ｃはプラネタリキャリアに関するもの、Ｒはリングギアに関するものを表している。
なお、上記運動方程式における拘束条件は下記のようになる。
ここで、サンギアＳと、内燃機関１０と、プラネタリギアＰとのイナーシャが、車両の慣性質量に対して無視できる程度に小さいとすると、運動方程式を下記のように記載することができる。
発電機３０は、動力分割機構２０のサンギアＳを介して供給される機械エネルギーＰｇを電気エネルギーに変換する。発電機３０は、例えば、サンギアＳと連動する回転子と固定子とを備えた電動機であって、３相交流電力を出力する。
第１インバータ４０は、発電機３０の動作を制御する制御手段であって、発電機３０から出力された３相交流電力を直流電力に変換して回生動作とするとともに、直流リンクから供給される直流電力を３相交流電力に変換して発電機３０へ供給し、発電機３０を力行動作とする。第１インバータ４０は直流リンクを介して第２インバータ５０およびバッテリＢＴと接続している。
第２インバータ５０は、直流リンクから供給された直流電力を交流電力に変換してモータ６０へ出力する。また、第２インバータ５０は、モータ６０から供給された交流電力を直流電力に変換して直流リンクへ出力する。
モータ６０は、第２インバータ５０から供給される交流電力により駆動される電動機であって、電気エネルギーを機械エネルギーＰｍに変換して動力結合機構７０へ出力する。
動力結合機構７０は、内燃機関１０のリングギアＲから伝達された機械エネルギーＰｇと、第２インバータ５０から供給された機械エネルギーＰｍとを結合したエネルギーＰｏｕｔを車軸８０へ伝達する。車軸８０は、前記動力結合機構から供給されるエネルギーにより回転駆動され、車輪ＷＬは車軸８０を介して回転駆動される。
バッテリＢＴは、例えば、複数の２次電池セルを含む蓄電池を備え、直流リンクから供給される電力により充電可能であり、直流リンクを介して電力を放電可能に構成されている。
補機９０は、例えば照明装置など、車両内に搭載された負荷である。補機９０は直流リンクを介してバッテリＢＴ、第１インバータ４０、および、第２インバータ５０と接続し、直流リンクから供給されるエネルギーにより駆動される。
車両制御装置ＣＴＲは、内燃機関１０、発電機３０、第１インバータ４０、第２インバータ５０、モータ６０、および、バッテリＢＴが互いに連係して動作するように制御する制御部である。車両制御装置ＣＴＲは、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）やＭＰＵ（micro processing unit）などのプロセッサと、メモリとを備える演算手段である。
図３は、実施形態の車両制御装置の構成例を概略的に示すブロック図である。
なお、以下の説明において、「Ｅ」の添え字は、内燃機関１０に関する値に付され、「ＭＧ１」の添え字は、発電機３０に関する値に付され、「ＭＧ２」の添え字は、モータ６０に関する値に付される。
車両制御装置ＣＴＲは、ＰＥ決定部１と第１制御部２と、空転再粘着制御部３と、第２制御部４と、第１加算器５と、第２加算器６と、を備えている。
ＰＥ決定部１は、外部から車軸トルク指令Ｔｒｅｆを受信し、車軸トルク指令Ｔｒｅｆに対応する内燃機関１０の出力電力ＰＥを演算して出力する。ＰＥ決定部１は、例えば予めメモリ等に記憶されたテーブルや数式等を用いて、車両システムの出力トルクが車軸トルク指令Ｔｒｅｆの値を実現するとき、内燃機関１０の最も効率の良い動作点に対応するＰＥを選択する。
第１制御部２は、ＰＥ決定部１から出力された出力電力ＰＥの値と、車軸トルク指令Ｔｒｅｆの値とを受信し、内燃機関１０の出力電力ＰＥとなるときの、発電機３０に生じるトルク（トルク指令）ＴＭＧ１´と、モータ６０に生じるトルク（トルク指令）ＴＭＧ２´とを演算して出力する。
ここで、本実施形態の車両システムにおいて、内燃機関１０の出力トルクは、動力分割機構２０のキャリアＣのトルクＴｃと等しくなる。また、動力分割機構２０のサンギアＳには、発電機３０が接続されているため、サンギアＳの出力トルクは、下記式（９）に示すように、発電機３０のトルクＴＭＧ１´と等しい。
上記式（９）と上述の式（６）とを用いて、式（７）を変形すると下記式（１０）のようになる。
車軸のトルクＴＯＵＴは、動力分割機構２０のリングギアＲに生じるトルクλ２とモータ６０により生じるトルクＴＭＧ２´との合計である。したがって、上記式（１０）を用いて下記式（１１）のように表すことができる。
動力分割機構２０の各ギアが定速であるとすれば、内燃機関（キャリア）１０に生じるトルクは、上記式（６）（８）（９）より、下記式（１２）のように表すことができる。
さらに、上記式（１０）の関係より上記式（１２）を変形すると、下記式（１３）のように表すことができる。
上記式（１３）より、内燃機関１０の負荷トルクＴｃは、発電機３０に生じるトルクＴＭＧ１´で決まることが分かる。したがって、上記式（１３）を用いて内燃機関１０の出力電力ＰＥは、下記のように演算することができる。
上記式（１６）より、内燃機関がパワーＰＥを出力するための発電機３０に生じるトルクＴＭＧ１´は、下記式（１７）のように表すことができる。
また、第１制御部２における制御では、車軸８０の出力トルクＴＯＵＴは車軸トルク指令Ｔｒｅｆと等しくなるように制御されることから、上述の式（１１）、（１７）を用いて、モータ６０に生じるトルクＴＭＧ２´は下記式（１８）のように表すことができる。
すなわち、第１制御部２は、上記数式（１７）と内燃機関１０の出力電力ＰＥの値を用いて、車軸トルク指令Ｔｒｅｆを実現する際に発電機３０に生じるトルクＴＭＧ１´を演算する。また、第１制御部２は、上記数式（１８）と車軸トルク指令Ｔｒｅｆの値とトルクＴＭＧ１´の値とを用いて、車軸トルク指令Ｔｒｅｆを実現する際にモータ６０に生じるトルクＴＭＧ２´を演算する。
空転再粘着制御部３は、車輪の空転が検出されたときに、車軸の出力トルクＴＯＵＴを引き下げるための再粘着制御を行う。例えば、空転再粘着制御部３は、車両の速度、加速度等を観測し、これらの値がそれぞれ所定の閾値を超えたときに空転であると判断し、外部から車両制御装置ＣＴＲへ供給される車軸トルク指令Ｔｒｅｆに対する差（トルク指令差）ΔＴｒｅｆを出力する。なお、空転を検出する手段は、車両制御装置ＣＴＲの外部に設けられても構わない。その場合には、空転再粘着制御部３は、空転が検出された旨の通知を受信し、この通知に基づいてトルク指令の差ΔＴｒｅｆを出力する。
第２制御部４は、トルク指令の差ΔＴｒｅｆを受信し、トルク指令の差ΔＴｒｅｆを実現し、かつ、直流リンクの電圧変動を抑制するように、発電機３０のトルク変化量ΔＴＭＧ１とモータ６０のトルク変化量ΔＴＭＧ２とを演算する。
下記式（１９）に示すように、発電機３０が消費するエネルギーと、モータ６０が消費するエネルギーと、直流リンクでバッテリＢＴや補機９０等で消費するエネルギーＰＤＣとの和はゼロとなる。
ここで、各項それぞれ、値が負の場合は、発電機３０とモータ６０とについては発電している状態であり、バッテリＢＴについては充電している状態である。
上記式（１７）、（１８）、（１９）より、内燃機関１０の出力電力ＰＥを、内燃機関１０駆動効率を変化させずに、車軸８０の出力トルクＴＯＵＴを差ΔＴｒｅｆだけ変動させようとすると、モータ６０に生じるトルクのみを変えることになり、結果、エネルギーＰＤＣが変化することになる。例えば、空転再粘着制御のように、出力トルクＴＯＵＴの急峻な変化が想定される場合は、エネルギーＰＤＣが急峻な変化をすることになり、結果としてバッテリＢＴの充放電電流が急峻な変化をすることになる。バッテリＢＴは内部抵抗を有しており、温度等によって内部抵抗の値が変化する。バッテリＢＴの内部抵抗が高い状態であると、バッテリＢＴの充放電電流の変動に連動して、直流リンク電圧の急峻な変動が発生することになる。直流リンク電圧が変動すると、第１インバータ４０と第２インバータ５０との制御が不安定になるなどの懸念がある。
そこで、本実施形態では、第２制御部４においてエネルギーＰＤＣの変化を抑制するように、発電機３０のトルクΔＴＭＧ１とモータ６０のトルクΔＴＭＧ２とを演算する。
すなわち、第２制御部４は、車軸トルク指令Ｔｒｅｆに対するトルク指令差ΔＴｒｅｆを受信し、発電機３０（第１電動機）の消費エネルギーとモータ６０（第２電動機）の消費エネルギーとの差がゼロとなるように、発電機３０（第１電動）のトルク指令差ΔＴＭＧ１とモータ６０（第２電動機）のトルク指令差ΔＴＭＧ２とを演算して出力する。
上器式（１１）、（１９）より、直流リンクで消費されるエネルギーＰＤＣを変化させずに、必要な車両の出力トルクＴＯＵＴを得るための発電機３０とモータ６０とのトルクを求めると、
ここで、車軸トルクＴＯＵＴから差ΔＴｒｅｆだけ変化させたい場合を考える。
このとき、発電機３０のトルク変化量ΔＴＭＧ１とモータ６０のトルク変化量ΔＴＭＧ２とは、上記式（２０）、（２１）より、下記式（２２）、（２３）のように表すことができる。
すなわち、第２制御部４は、トルク指令の差ΔＴｒｅｆを用いて、上記式（２２）より発電機３０のトルク変化量ΔＴＭＧ１を演算する。また、第２制御部４は、トルク指令の差ΔＴｒｅｆを用いて、上記式（２３）よりモータ６０のトルク変化量ΔＴＭＧ２を演算する。
第１加算器５は、第１制御部２から出力されたトルクＴＭＧ１´と、第２制御部４から出力されたトルク変化量ΔＴＭＧ１とを加算して、第１インバータ４０へ発電機３０のトルクＴＭＧ１を出力する。
第２加算器６は、第１制御部２から出力されたトルクＴＭＧ２´と、第２制御部４から出力されたトルク変化量ΔＴＭＧ２とを加算して、第２インバータ５０へモータ６０のトルクＴＭＧ２を出力する。
すなわち、トルクＴＭＧ１とトルクＴＭＧ２とは、下記式（２４）、（２５）の様に表すことができる。
第１インバータ４０および第２インバータ５０は、車両制御装置ＣＴＲから供給されたトルクＴＭＧ１、ＴＭＧ２を実現するように、発電機３０およびモータ６０へ駆動電流を供給する。
上記のように発電機３０およびモータ６０を駆動したときに、車軸８０の出力トルクＴＯＵＴは、ＴＯＵＴ＝Ｔｒｅｆ＋ΔＴｒｅｆとし、かつ、直流リンク電圧の変動を抑制することができる。
すなわち、本実施形態によれば、安定した駆動を実現するハイブリッド車両システムを提供することができる。
なお、上述の実施形態では、外部から供給される車軸トルク指令Ｔｒｅｆと、トルク指令の差ΔＴｒｅｆとが独立した値として扱われていたが、例えば、外部から供給される車軸トルク指令Ｔｒｅｆが差ΔＴｒｅｆを予め加算した値であってもよい。その場合には、車両制御装置ＣＴＲは、例えば、車軸トルク指令Ｔｒｅｆを変化が緩慢である成分Ｔｒｅｆ１と、変化が急峻である成分Ｔｒｅｆ２とに分離する手段を備え、第１制御部２へ変化が緩慢である成分Ｔｒｅｆ１を供給し、第２制御部４へ変化が急峻である成分Ｔｒｅｆ２を供給する。
たとえば、制御装置ＣＴＲは、外部から入力される車軸トルク指令Ｔｒｅｆに対して、フィルタ（変化率制限、1次遅れなど）を適用し、このフィルタの出力を第１制御部２へ供給する成分Ｔｒｅｆ１とする。更に、車軸トルク指令Ｔｒｅｆと成分Ｔｒｅｆ１との差である成分Ｔｒｅｆ２を第２制御部２へ供給する。車軸トルク指令Ｔｒｅｆから成分Ｔｒｅｆ１を分離する際のフィルタのパラメータ（変化率制限値、1次遅れ時定数など）は、適用する車両システムやインバータ４０、５０による電動機制御の応答性などによって変わるが、例えば、発電機３０とモータ６０との最大トルクを１００％としたとき、成分Ｔｒｅｆ１のトルク変化が１０％／１００ｍｓ以下となるような値とする。
上記のようにフィルタを用いて車軸トルク指令Ｔｒｅｆを分離すると、空転再粘着制御による車軸トルク指令の変動に関わらず、車軸トルク指令の急峻な変動があった際に急峻なトルク変化成分に対する直流リンク電圧の変動を抑制することが可能となる。その結果、安定した駆動を実現するハイブリッド車両システムを提供することができる。
また、バッテリＢＴが過温度状態であるとき等、大きな電流をバッテリＢＴに流すことが難しい場合には、車軸の出力トルクＴＯＵＴを全て変化が急峻なトルク成分Ｔｒｅｆ２としてもよい。すなわち、トルク指令の変化が緩慢なトルク成分Ｔｒｅｆ１をゼロとし、変化が急峻なトルク成分Ｔｒｅｆ２＝ＴＯＵＴ（＝Ｔｒｅｆ）とすることで、バッテリＢＴに流れる電流を抑制することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…ＰＥ決定部、２…第１制御部、３…空転再粘着制御部、４…第２制御部、５、６…加算器、１０…内燃機関、２０…動力分割機構、３０…発電機、４０…インバータ、５０…インバータ、６０…モータ、７０…動力結合機構、８０…車軸、９０…補機、ＷＬ…車輪。

Claims (3)

  1. 内燃機関と、
    第１電動機と、
    前記内燃機関の動力を、前記第１電動機と動力結合機構とに分配する三軸動力分割機構と、
    前記動力結合機構に接続した第２電動機と、
    前記動力結合機構から供給されるエネルギーにより駆動される車軸と、
    前記第１電動機を駆動する第１インバータと、
    直流リンクを介して前記第１インバータと接続し、前記第２電動機を駆動する第２インバータと、
    前記直流リンクに接続した蓄電池と、
    前記車軸から出力されるトルクと、外部から供給される車軸トルク指令とが等しくなるように、前記第１電動機のトルク指令と第２電動機のトルク指令とを演算する第１制御部と、
    前記車軸トルク指令に対するトルク指令差を受信し、前記第１電動機の消費エネルギーと前記第２電動機の消費エネルギーとの差がゼロとなるように、前記第１電動機のトルク指令差と前記第２電動機のトルク指令差とを演算する第２制御部と、
    前記第１電動機のトルク指令と前記第１電動機のトルク指令差とを加算して前記第１インバータへ出力する第１加算器と、
    前記第２電動機のトルク指令と前記第２電動機のトルク指令差とを加算して前記第２インバータへ出力する第２加算器と、
    を備えたことを特徴とするハイブリッド車両システム。
  2. 前記車軸からの動力により回転する車輪の空転が検出されたときに、前記車軸の出力トルクを引き下げるように、前記トルク指令差を出力する空転再粘着制御部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド車両システム。
  3. 前記三軸動力分割機構は、前記内燃機関で生成されたエネルギーにより回転するプラネタリアキャリアと、前記第１電動機へ回転動力を伝達するサンギアと、前記動力結合機構へ回転動力を伝達するリングギアと、を備え、
    前記第１電動機のトルク指令差は、前記サンギアの歯数と前記リングギアの回転角速度と外部から供給される前記トルク指令差との積を、前記サンギアの歯数と前記サンギアの回転角速度との積と前記リングギアの歯数と前記リングギアの回転角速度との積との和で除した値を負とした値であり、
    前記第２電動機のトルク指令差は、前記サンギアの歯数と前記サンギアの回転角速度と外部から供給される前記トルク指令差との積を、前記サンギアの歯数と前記サンギアの回転角速度との積と前記リングギアの歯数と前記リングギアの回転角速度との積との和で除した値である、ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のハイブリッド車両システム。
JP2016164755A 2016-08-25 2016-08-25 ハイブリッド車両システム Active JP6800659B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164755A JP6800659B2 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 ハイブリッド車両システム
CN201780051458.1A CN109789872B (zh) 2016-08-25 2017-06-29 混合动力车辆系统
PCT/JP2017/024037 WO2018037715A1 (ja) 2016-08-25 2017-06-29 ハイブリッド車両システム
EP17843203.5A EP3505413B1 (en) 2016-08-25 2017-06-29 Hybrid vehicle system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016164755A JP6800659B2 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 ハイブリッド車両システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018030487A true JP2018030487A (ja) 2018-03-01
JP6800659B2 JP6800659B2 (ja) 2020-12-16

Family

ID=61245652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016164755A Active JP6800659B2 (ja) 2016-08-25 2016-08-25 ハイブリッド車両システム

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3505413B1 (ja)
JP (1) JP6800659B2 (ja)
CN (1) CN109789872B (ja)
WO (1) WO2018037715A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021240815A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 三菱電機株式会社 電気車制御装置、列車制御システム及び地上装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2603202B (en) * 2021-02-02 2024-02-28 The Council Of The City Of Coventry Bogie for a light rail system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149023A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 電動車両の負荷制御装置
JP2010172139A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Nissan Motor Co Ltd 車両の駆動制御装置及び車両の駆動制御方法
JP2013230069A (ja) * 2012-03-27 2013-11-07 Honda Motor Co Ltd 車両用駆動装置
JP2016088381A (ja) * 2014-11-07 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3050125B2 (ja) 1996-05-20 2000-06-12 トヨタ自動車株式会社 動力出力装置および動力出力装置の制御方法
JP4634321B2 (ja) * 2006-02-28 2011-02-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動４輪駆動車用制御装置
CN102639351B (zh) * 2010-06-07 2015-11-25 丰田自动车株式会社 混合动力车辆及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006149023A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd 電動車両の負荷制御装置
JP2010172139A (ja) * 2009-01-23 2010-08-05 Nissan Motor Co Ltd 車両の駆動制御装置及び車両の駆動制御方法
JP2013230069A (ja) * 2012-03-27 2013-11-07 Honda Motor Co Ltd 車両用駆動装置
JP2016088381A (ja) * 2014-11-07 2016-05-23 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド自動車

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021240815A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02 三菱電機株式会社 電気車制御装置、列車制御システム及び地上装置
JPWO2021240815A1 (ja) * 2020-05-29 2021-12-02
JP7313556B2 (ja) 2020-05-29 2023-07-24 三菱電機株式会社 電気車制御装置、列車制御システム及び地上装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN109789872A (zh) 2019-05-21
CN109789872B (zh) 2022-05-17
WO2018037715A1 (ja) 2018-03-01
EP3505413A1 (en) 2019-07-03
JP6800659B2 (ja) 2020-12-16
EP3505413A4 (en) 2020-05-20
EP3505413B1 (en) 2022-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4291823B2 (ja) 車両の制御装置
JP5304350B2 (ja) 車両用制御装置
US10246075B2 (en) Hybrid vehicle
JP5742854B2 (ja) ハイブリッド車両用駆動源制御装置およびハイブリッド車両用駆動源制御方法並びにハイブリッド車両
WO2012104924A1 (ja) ハイブリッド車両の駆動制御装置及びその方法、並びにハイブリッド車両
JP5131175B2 (ja) 電動車両およびその制御方法
CN103402840A (zh) 混合动力车辆的驱动控制装置
JP5510343B2 (ja) 電動車両の制御装置
US11208112B2 (en) Drive force control system for vehicle
JP2013119383A (ja) ハイブリッド自動車のトルク制御方法及びそのシステム
US9718458B2 (en) Vehicle
JP6219746B2 (ja) ハイブリッド車両
CN103415429A (zh) 混合动力车辆的发动机启动控制装置
WO2012104923A1 (ja) ハイブリッド車両の駆動制御装置及びその方法、並びにハイブリッド車両
JP6617668B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
CN105460006B (zh) 车辆
JP6932877B2 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
WO2018037715A1 (ja) ハイブリッド車両システム
JP2012045996A (ja) ハイブリッド車両の発電制御装置
JP6365067B2 (ja) 電動４輪駆動車両の制御装置
JP2009201200A (ja) 電源装置、それを搭載する車両および電源装置の制御方法
JP5024892B2 (ja) 車両及び車両の制御方法
JP6786270B2 (ja) 車両
CN111655558A (zh) 混合动力车辆
JP2018154234A (ja) ハイブリッド車両の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20170803

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20170804

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190723

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200421

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200617

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201027

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201125

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6800659

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150