JP2020069812A - Control device of four-wheel drive vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、四輪駆動車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a four-wheel drive vehicle.
エンジン及び電動モータを車両走行時の駆動源として備え、これらエンジン及び電動モータにより前後輪を別々に駆動する四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動状態を制御する駆動制御装置が特許文献1に開示されている。
この四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動制御装置は、蓄電装置が過充電状態の場合は電動モータの使用頻度が高い切換パターンAに従って駆動モードを切り換え、蓄電装置がノーマル状態の場合は燃料消費量が最小となる切換パターンBに従って駆動モードを切り換え、蓄電装置が放電状態の場合は電動モータの使用頻度が少ない切換パターンCに従って駆動モードを切り換えるようになっている。 This drive control device for a four-wheel drive hybrid vehicle switches the drive mode according to the switching pattern A in which the electric motor is frequently used when the power storage device is overcharged, and the fuel consumption amount when the power storage device is normal. The drive mode is switched according to the minimum switching pattern B, and when the power storage device is in the discharging state, the drive mode is switched according to the switching pattern C in which the electric motor is used less frequently.
しかしながら、上述した従来の四輪駆動型ハイブリッド車両の駆動制御装置にあっては、例えば、蓄電装置が放電状態であることにより切換パターンCに従って電動モータの使用頻度が制限されると、エンジンによって駆動される駆動輪の駆動力が支配的となってしまい、適切な四輪駆動状態を維持できないおそれがあった。 However, in the above-described conventional drive control device for a four-wheel drive hybrid vehicle, when the use frequency of the electric motor is limited according to the switching pattern C due to the discharging state of the power storage device, the drive control device is driven by the engine. Since the driving force of the driven wheels becomes dominant, there is a possibility that an appropriate four-wheel drive state cannot be maintained.
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる四輪駆動車両の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a four-wheel drive vehicle that can maintain an appropriate four-wheel drive state regardless of the charging state of the battery.
本発明は、上記目的を達成するため、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記エンジンの駆動によって発電する発電機と、前記エンジンのトルク及び前記モータのトルクを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、四輪駆動状態において、前記バッテリから前記モータに電力を供給する第1のモードと、前記発電機で発電した電力を前記発電機から前記モータに供給する第2のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、前記バッテリの充電状態が所定値以上である場合には前記第1のモードを設定し、前記バッテリの充電状態が前記所定値未満である場合には前記第2のモードを設定する構成を有する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an engine that drives one of front wheels and rear wheels, a motor that drives the other one of the front wheels and the rear wheels, and a battery that supplies power to the motor. A generator that generates electric power by driving the engine, and a control unit that controls the torque of the engine and the torque of the motor, wherein the control unit supplies electric power from the battery to the motor in a four-wheel drive state. It is configured to be able to set either a first mode for supplying or a second mode for supplying the electric power generated by the generator from the generator to the motor, and the state of charge of the battery is predetermined. The first mode is set when the value is equal to or more than the value, and the second mode is set when the state of charge of the battery is less than the predetermined value.
本発明によれば、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる四輪駆動車両の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a control device for a four-wheel drive vehicle that can maintain an appropriate four-wheel drive state regardless of the state of charge of the battery.
本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両の制御装置は、前輪及び後輪のいずれか一方を駆動するエンジンと、前輪及び後輪のいずれか他方を駆動するモータと、モータに電力を供給するバッテリと、エンジンの駆動によって発電する発電機と、エンジンのトルク及びモータのトルクを制御する制御部と、を備え、制御部は、四輪駆動状態において、バッテリからモータに電力を供給する第1のモードと、発電機で発電した電力を発電機からモータに供給する第2のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、バッテリの充電状態が所定値以上である場合には第1のモードを設定し、バッテリの充電状態が所定値未満である場合には第2のモードを設定することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリの充電状態に関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる。 A control device for a four-wheel drive vehicle according to an embodiment of the present invention supplies an engine that drives one of front wheels and rear wheels, a motor that drives the other one of front wheels and rear wheels, and power to the motor. A battery to be supplied, a generator that generates electric power by driving the engine, and a control unit that controls the torque of the engine and the torque of the motor are provided, and the control unit supplies electric power from the battery to the motor in the four-wheel drive state. It is configured to be able to set either the first mode or the second mode in which the electric power generated by the generator is supplied from the generator to the motor, and when the state of charge of the battery is equal to or greater than a predetermined value. Sets the first mode, and sets the second mode when the state of charge of the battery is less than a predetermined value. Accordingly, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the embodiment of the present invention can maintain an appropriate four-wheel drive state regardless of the charge state of the battery.
以下、本発明の一実施例に係る制御装置を搭載した四輪駆動車両について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a four-wheel drive vehicle equipped with a control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、四輪駆動車両1は、エンジン2と、トランスミッション3と、モータとしてのモータジェネレータ4と、前輪5及び後輪6と、エンジン2を制御するECM(Engine Control Module)11と、トランスミッション3を制御するTCM(Transmission Control Module)12と、制御部としてのVCM(Vehicle Control Module)13と、を含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, a four-
本実施例の四輪駆動車両1は、エンジン2の動力によって前輪5を駆動し、モータジェネレータ4の動力によって後輪6を駆動し、エンジン2とモータジェネレータ4との駆動力の配分を調整することによって二輪駆動又は四輪駆動を切り換えることができる。なお、本実施例では、エンジン2が前輪5、モータジェネレータ4が後輪6をそれぞれ駆動する構成としたが、これと反対に、エンジン2が後輪6、モータジェネレータ4が前輪5をそれぞれ駆動する構成としてもよい。
In the four-
エンジン2には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン2は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の4行程を行うように構成されている。
The
エンジン2には、ISG(Integrated Starter Generator)20が連結されている。ISG20は、図示しないベルト等の動力伝達部材を介してエンジン2のクランクシャフトに連結されている。ISG20は、第1のインバータ21を介してバッテリ8及び第2のインバータ41に接続されている。
An ISG (Integrated Starter Generator) 20 is connected to the
ISG20は、バッテリ8から電力が供給されることにより回転することでエンジン2を回転駆動させる電動機の機能と、エンジン2の駆動によってクランクシャフトから入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。
The ISG 20 has a function of an electric motor that rotates the
ISG20は、エンジン2の駆動によって発電した電力をバッテリ8又は第2のインバータ41に供給、若しくはバッテリ8及び第2のインバータ41の双方に供給することが可能となっている。
The ISG 20 can supply electric power generated by driving the
トランスミッション3は、エンジン2から出力された回転を複数の変速段のいずれかに応じた変速比で変速して出力する自動変速機によって構成されている。自動変速機としては、多段のAT(Automatic Transmission)やCVT(Continuously Variable Transmission)を用いることができる。また、自動変速機には、多段のATやCVTのほか、変速段の切替操作とクラッチ操作とを自動で行う、AMT(Automated Manual Transmission)も含まれる。トランスミッション3は、ドライブシャフト31を介して左右の前輪5を駆動する。
The
トランスミッション3で成立可能な変速段としては、例えば1速段から4速段までの走行用の変速段と、後進段とがある。走行用の変速段の段数は、四輪駆動車両1の諸元により異なり、上述の1速段から4速段に限られるものではない。
The gears that can be established by the
モータジェネレータ4は、ドライブシャフト61を介して左右の後輪6に連結されている。モータジェネレータ4は、第2のインバータ41に接続されている。第2のインバータ41には、バッテリ8が接続されている。バッテリ8は、第2のインバータ41を介してモータジェネレータ4に電力を供給する。
The motor generator 4 is connected to the left and right
モータジェネレータ4は、バッテリ8から供給される電力によって駆動する電動機としての機能と、後輪6から入力される逆駆動力によって発電を行う発電機としての機能とを有する。
The motor generator 4 has a function as an electric motor driven by electric power supplied from the
バッテリ8は、例えばリチウムイオン電池などの二次電池によって構成されている。バッテリ8は、ISG20やモータジェネレータ4の発電によって充電されるほか、外部電源90によって充電器9を介して充電されるようになっている。なお、四輪駆動車両1は、外部電源90による充電を行わない構成としてもよい。この場合、四輪駆動車両1は、充電器9を有さない。
The
バッテリ8には、バッテリセンサ81が設けられている。バッテリセンサ81は、バッテリ8の充放電電流や電圧を検出してVCM13に出力する。VCM13は、バッテリセンサ81から入力された検出結果に基づき、バッテリ8の充電状態、すなわちSOC(State Of Charge)を算出する。なお、四輪駆動車両1に、バッテリ8を管理するBMS(Battery Management System)が設けられる場合には、BMSにおいてSOCを算出し、算出したSOCをBMSからVCM13に送信する構成であってもよい。
The
ECM11、TCM12及びVCM13は、それぞれCPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。
The
これらのコンピュータユニットのROMには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをECM11、TCM12及びVCM13としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。
ROMs of these computer units store various constants, various maps, and the like, as well as programs for causing the computer units to function as the
すなわち、CPUがRAMを作業領域としてROMに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるECM11、TCM12及びVCM13としてそれぞれ機能する。
That is, when the CPU executes the program stored in the ROM using the RAM as a work area, these computer units function as the
本実施例において、ECM11は、VCM13に接続されており、VCM13からの指令に応じてエンジン2を制御する。ECM11には、クランク角センサ23が接続されている。ECM11は、クランク角センサ23からの検出情報に基づきエンジン回転数を算出する。
In the present embodiment, the
TCM12は、VCM13に接続されており、VCM13からの指令に応じてトランスミッション3を制御する。TCM12には、車速センサ101が接続されている。TCM12は、車速センサ101から入力された車速を示す情報をVCM13に送信する。車速センサ101は、例えば、トランスミッション3の出力軸の回転数を検出している。
The
VCM13は、ECM11、TCM12及び第2のインバータ41に接続されている。VCM13には、ノーマルモードスイッチ103、EVモードスイッチ104、4WDモードスイッチ105の各種スイッチ類が接続されている。
The
ノーマルモードスイッチ103は、四輪駆動車両1の走行モードとして、エンジン2の駆動による二輪駆動状態を維持しつつ、必要に応じて四輪駆動状態に切り替えるノーマルモードを選択するためのスイッチである。
The
EVモードスイッチ104は、四輪駆動車両1の走行モードとして、モータジェネレータ4による二輪駆動状態を維持しつつ、必要に応じて四輪駆動状態に切り替えるEVモードを選択するためのスイッチである。
The
4WDモードスイッチ105は、四輪駆動車両1の走行モードとして、エンジン2及びモータジェネレータ4の双方を常時駆動して四輪駆動状態を維持する4WDモードを選択するためのスイッチである。
The
また、VCM13には、アクセルセンサ106、左右の前輪5の車輪速センサ107及び左右の後輪6の車輪速センサ108等の各種センサ類が接続されている。
Further, various sensors such as an
アクセルセンサ106は、運転者による図示しないアクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出する。車輪速センサ107及び車輪速センサ108は、左右の前輪5及び左右の後輪6それぞれの回転速度を検出する。
The
VCM13は、アクセルセンサ106によって検出されたアクセル開度と、車速センサ101によって検出された車速とに基づいて要求パワー算出マップを参照し、四輪駆動車両1に要求される要求パワーを算出するようになっている。要求パワー算出マップは、アクセル開度と車速とに対して要求パワーが対応付けられたマップであり、予め実験的に求めてVCM13のROMに記憶されている。要求パワーは、エンジン2による二輪駆動状態においてはエンジン要求パワーと一致する一方で、四輪駆動状態ではエンジン要求パワーとモータ要求パワーとの合算となる。
The
VCM13のROMには、前述した要求パワー算出マップのほか、図2に示すエンジン動作点マップ、及び変速マップが記憶されている。
In the ROM of the
エンジン動作点マップは、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン2の動作点を算出するもので、予め実験的に求められたものである。
The engine operating point map is used to calculate the operating point of the
図2に示すように、VCM13は、エンジン動作点マップ上においてエンジン要求パワーを示す等パワーラインと最適燃費ラインとの交点をエンジン2の動作点(以下、「エンジン動作点」という)として算出し、このエンジン動作点に対応するエンジン回転数及びエンジントルクとなるよう、エンジン2を制御する。エンジン動作点マップにおける等パワーラインは、エンジン要求パワーが大きくなるほど右上に遷移し、エンジン要求パワーが小さくなるほど左下に遷移する。
As shown in FIG. 2, the
変速マップは、車速及びアクセル開度に基づき変速のタイミングを規定する変速線が設定されたもので、予め実験的に求めてVCM13のROMに記憶されている。VCM13は、車速及びアクセル開度に基づき変速マップを参照することにより、変速マップ上に設定された変速線を跨いだ場合にアップシフト又はダウンシフトの変速を行うようになっている。図4及び図6に示す変速マップは、アップシフトにおける変速マップの一例である。
The shift map is set with shift lines that define the timing of shifts based on the vehicle speed and the accelerator opening, and is experimentally obtained in advance and stored in the ROM of the
VCM13は、現在のエンジン動作点が図2のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも高い場合、すなわち熱効率が最適となるエンジン動作点よりも大きい場合には、トランスミッション3における変速比を大きくすることによりエンジン回転数を上昇させて最適燃費ライン上にエンジン動作点が位置するようにエンジン動作点の補正を行うようになっている。
The
また、VCM13は、現在のエンジン動作点が図2のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも低い場合、すなわち熱効率が最適となるエンジン動作点よりも小さい場合には、トランスミッション3における変速比を小さくすることによりエンジン回転数を下降させて最適燃費ライン上にエンジン動作点が位置するようにエンジン動作点の補正を行うようになっている。このように、本実施例のVCM13は、エンジン動作点の補正を行うことによりエンジン2の燃費を向上させている。
Further, the
次に、図3を参照して、上述したエンジン動作点の補正処理について説明する。 Next, with reference to FIG. 3, the above-described engine operating point correction processing will be described.
図3に示すように、VCM13は、四輪駆動車両1の走行状態が四輪駆動状態であるか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、VCM13は、四輪駆動車両1を四輪駆動状態とする条件が成立しているか否かを判定する。例えば、VCM13は、四輪駆動車両1の走行モードとして4WDモードが選択されたか、ノーマルモード又はEVモードにおいて四輪駆動状態とする必要がある走行状態であるか、等を判定することにより四輪駆動車両1を四輪駆動状態とする条件が成立しているか否かを判定する。
As shown in FIG. 3, the
VCM13は、四輪駆動車両1の走行状態が四輪駆動状態でないと判定した場合には、処理をステップS12に移行する。
When the
VCM13は、四輪駆動車両1の走行状態が四輪駆動状態であると判定した場合には、エンジン2を駆動し、かつモータジェネレータ4を駆動する(ステップS2)。これにより、四輪駆動車両1は、左右の前輪5をエンジン2が、左右の後輪6をモータジェネレータ4がそれぞれ駆動する四輪駆動状態となる。
When determining that the traveling state of the four-
次いで、VCM13は、バッテリ8の現在のSOCが所定値としてのSOCth以上か否かを判定する(ステップS3)。SOCthは、四輪駆動車両1に要求される要求パワーを満たすことのできる駆動力を、バッテリ8から供給される電力によってモータジェネレータ4が出力することができるか否かを決める判定値である。SOCthは、予め実験的に求めてVCM13のROMに記憶されている。
Next, the
VCM13は、バッテリ8の現在のSOCがSOCth以上であると判定した場合には、エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動モードとしてバッテリ駆動モードを設定する(ステップS4)。本実施例におけるバッテリ駆動モードは、第1のモードに相当する。
When it is determined that the current SOC of the
バッテリ駆動モードが設定されると、エンジン2は左右の前輪5を駆動するエンジントルクを出力し、モータジェネレータ4はバッテリ8から供給される電力によって左右の後輪6を駆動するモータトルクを出力する。このように、バッテリ駆動モードでは、バッテリ8からモータジェネレータ4に電力が供給される。
When the battery drive mode is set, the
次いで、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する(ステップS5)。最適燃費のエンジントルクとは、あるエンジン要求パワーにおけるエンジン動作点マップ上の等パワーラインと最適燃費ラインとの交点であるエンジン動作点に対応するエンジントルクのことである。したがって、VCM13は、ステップS5において、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定することで、現在のエンジン動作点が図2のエンジン動作点マップ上の最適燃費ラインよりも高いか否かを判定している。
Next, the
VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション3の変速比を小さくして(ステップS6)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
When the
ステップS5において、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション3の変速比を大きくして(ステップS7)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
When it is determined in step S5 that the current engine torque is larger than the engine torque for the optimum fuel consumption, the
ステップS6及びステップS7において、VCM13は、変速マップ上の変速線の位置を変更することによりトランスミッション3の変速比を大きくしたり、小さくしたりすることができる。このようなトランスミッション3の変速比を変更する方法の詳細については、後述する。
In step S6 and step S7, the
ステップS3において、VCM13は、バッテリ8の現在のSOCがSOCth以上でないと判定した場合には、エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動モードとして発電駆動モードを設定する(ステップS8)。本実施例における発電駆動モードは、第2のモードに相当する。
When it is determined in step S3 that the current SOC of the
発電駆動モードが設定されると、エンジン2は左右の前輪5を駆動するエンジントルクを出力しつつ、モータジェネレータ4を駆動させるために必要な電力をISG20によって発電可能なように当該電力分のエンジントルクを上乗せして出力する。モータジェネレータ4は、ISG20により発電された電力が供給されることによって左右の後輪6を駆動するモータトルクを出力する。このように、発電駆動モードでは、ISG20により発電された電力がモータジェネレータ4に供給される。
When the power generation drive mode is set, the
次いで、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する(ステップS9)。
Next, the
VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション3の変速比を小さくして(ステップS10)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
When the
ステップS9において、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション3の変速比を大きくして(ステップS11)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
When the
ステップS12において、VCM13は、バッテリ8の現在のSOCがSOCth以上か否かを判定する。VCM13は、バッテリ8の現在のSOCがSOCth以上であると判定した場合には、エンジン2を非駆動とし、かつモータジェネレータ4を駆動する(ステップS13)。これにより、四輪駆動車両1は、左右の後輪6をモータジェネレータ4が駆動する二輪駆動状態となる。
In step S12, the
次いで、VCM13は、エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動モードとしてバッテリ駆動モードを設定して(ステップS14)、エンジン動作点の補正を行わずに(ステップS15)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
Next, the
ステップS12において、VCM13は、バッテリ8の現在のSOCがSOCth以上でないと判定した場合には、エンジン2を駆動し、かつモータジェネレータ4を非駆動とする(ステップS16)。これにより、四輪駆動車両1は、左右の前輪5をエンジン2が駆動する二輪駆動状態となる。
When it is determined in step S12 that the current SOC of the
次いで、VCM13は、エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動モードとして発電駆動モードを設定する(ステップS17)。ステップS17における発電駆動モードでは、エンジン2は左右の前輪5を駆動するエンジントルクを出力しつつ、バッテリ8を充電するための電力分のエンジントルクを上乗せして出力する。これにより、ISG20により発電された電力によってバッテリ8が充電される。
Next, the
次いで、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいか否かを判定する(ステップS18)。
Next, the
VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きくない、すなわち現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルク以下であると判定した場合には、トランスミッション3の変速比を小さくして(ステップS19)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
When the
ステップS18において、VCM13は、現在のエンジントルクが最適燃費のエンジントルクよりも大きいと判定した場合には、トランスミッション3の変速比を大きくして(ステップS20)、エンジン動作点の補正処理を終了する。
In step S18, when the
次に、図4から図7を参照して、トランスミッション3の変速比を変更する方法について説明する。図4から図7においては、モータジェネレータを単に「モータ」と記す。
Next, a method for changing the gear ratio of the
(バッテリ駆動モード時)
図4及び図5は、バッテリ駆動モード時においてエンジン動作点を補正するために変速比を変更する際の変速マップ及びエンジン動作点の遷移図である。
(In battery drive mode)
4 and 5 are a shift map and a transition diagram of the engine operating point when the gear ratio is changed to correct the engine operating point in the battery drive mode.
図4に示すように、エンジン2の駆動による二輪駆動状態(エンジン:モータ=100:0)においてアクセル開度と車速とに基づく変速マップ上の位置が「P3」であるとき、エンジン動作点が「P40」であると仮定する(図5参照)。この場合、四輪駆動車両1に要求される要求パワーをエンジン2が全て出力しなければならないため、エンジン要求パワーは大きくなる。
As shown in FIG. 4, when the position on the shift map based on the accelerator opening degree and the vehicle speed is “P3” in the two-wheel drive state in which the
このとき、図4に示すように、変速マップ上の各変速線は実線となることから、トランスミッション3における変速段は2速段(図4中、「2nd」で示す)である。また、エンジン動作点P40は、最適燃費ライン上の動作点か、又は最適燃費ラインに近い動作点である。
At this time, as shown in FIG. 4, since each shift line on the shift map is a solid line, the shift stage in the
ここで、四輪駆動車両1の走行状態が四輪駆動状態に切り替わり、エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動力の配分が「エンジン:モータ=50:50」に切り替わると、図5に示すように、エンジン要求パワーは小さくなるものの、車速及びアクセル開度と変速線は変化しないため、エンジン動作点はP40から「P41」に遷移する。エンジン動作点P41は、最適燃費ラインから離れた位置にあるため、熱効率が低下した状態である。
Here, when the traveling state of the four-
このとき、エンジン動作点を最適燃費ラインに近づける、又は最適燃費ライン上に一致させるには、エンジン回転数が低下するようにエンジン動作点を遷移させればよい。 At this time, in order to bring the engine operating point closer to the optimal fuel consumption line or to match it on the optimal fuel consumption line, the engine operating point may be changed so that the engine speed decreases.
本実施例では、図4に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から一点鎖線に変更することで、トランスミッション3における変速段を3速段(図4中、「3rd」で示す)に変更することができる。すなわち、変速比を小さくすることができる。これにより、図5に示すように、エンジン回転数が低下し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが上昇する。この結果、エンジン動作点がP42に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, by changing each shift line on the shift map from the solid line to the alternate long and short dash line, the shift speed in the
エンジン2及びモータジェネレータ4の駆動力の配分が「エンジン:モータ=20:80」に切り替わった場合も、図5に示すように、エンジン動作点が最適燃費ラインから離れた「P43」に遷移する。
Even when the distribution of the driving forces of the
この場合も、図4に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から破線に変更することで、トランスミッション3における変速段を4速段(図4中、「4th」で示す)に変更することができる。すなわち、変速比を小さくすることができる。これにより、図5に示すように、エンジン回転数が低下し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが上昇する。この結果、エンジン動作点がP44に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。
Also in this case, as shown in FIG. 4, by changing each shift line on the shift map from the solid line to the broken line, the shift speed in the
(発電駆動モード時)
図6及び図7は、発電駆動モード時においてエンジン動作点を補正するために変速比を変更する際の変速マップ及びエンジン動作点の遷移図である。
(In power generation drive mode)
6 and 7 are a shift map and a transition diagram of the engine operating point when the gear ratio is changed to correct the engine operating point in the power generation drive mode.
図6に示すように、エンジン2の駆動による二輪駆動状態(エンジン:モータ=100:0)で、バッテリ8のSOCが十分高い(高電圧発電要求=0kW)場合においてアクセル開度と車速とに基づく変速マップ上の位置が「P5」であるとき、エンジン動作点が「P60」であると仮定する(図7参照)。この場合、エンジン2には、四輪駆動車両1に要求される要求パワー以外に、モータジェネレータ4の駆動に必要な電力やバッテリ8を充電するための電力を発電するために上乗せされるパワーもないため、エンジン要求パワーは小さい。
As shown in FIG. 6, in the two-wheel drive state in which the
このとき、図6に示すように、変速マップ上の各変速線は実線となることから、トランスミッション3における変速段は4速段である。また、エンジン動作点P60は、最適燃費ライン上の動作点か、又は最適燃費ラインに近い動作点である。
At this time, as shown in FIG. 6, since each shift line on the shift map is a solid line, the shift stage in the
ここで、バッテリ8への充電の要求がなされた場合(例えば、高電圧発電要求=3kW)には、エンジン2がバッテリ8の充電に必要な電力分を上乗せしたパワーを出力する必要があるため、図7に示すように、エンジン要求パワーが大きくなる。このとき、車速及びアクセル開度と変速線は変化しないため、エンジン動作点はP60から「P61」に遷移する。エンジン動作点P61は、最適燃費ラインから離れた位置にあるため、熱効率が低下した状態である。
Here, when the
ここで、エンジン動作点を最適燃費ラインに近づける、又は最適燃費ライン上に一致させるには、エンジン回転数が上昇するようにエンジン動作点を遷移させればよい。 Here, in order to bring the engine operating point closer to the optimum fuel consumption line or to match it on the optimum fuel consumption line, the engine operating point may be changed so that the engine speed increases.
本実施例では、図6に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から一点鎖線に変更することで、トランスミッション3における変速段を3速段に変更することができる。すなわち、変速比を大きくすることができる。これにより、図7に示すように、エンジン回転数が上昇し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが下降する。この結果、エンジン動作点がP62に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, by changing each shift line on the shift map from the solid line to the alternate long and short dash line, the shift speed of the
バッテリ8により多くの電力を充電する要求がなされた場合(例えば、高電圧発電要求=5kW)も、図7に示すように、エンジン動作点が最適燃費ラインから離れた「P63」に遷移する。
Even when the
この場合も、図6に示すように、変速マップ上の各変速線を実線から破線に変更することで、トランスミッション3における変速段を2速段に変更することができる。すなわち、変速比を大きくすることができる。これにより、図7に示すように、エンジン回転数が上昇し、エンジン要求パワーは変わらないためエンジントルクが下降する。この結果、エンジン動作点がP64に遷移し、最適燃費ラインに近づくか、又は最適燃費ライン上に一致することとなり、変速比を変更する前と比較して熱効率が向上する。
Also in this case, as shown in FIG. 6, by changing each shift line on the shift map from a solid line to a broken line, the shift stage in the
なお、図6及び図7では、バッテリ充電のための高電圧発電要求時のエンジン動作点を補正する例について説明したが、これに限らない。すなわち、発電駆動モードにおいてエンジン2及びモータジェネレータ4の駆動力の配分が切り替わることにより、当該配分に応じたモータジェネレータ4の駆動に必要な電力を発電するための高電圧発電要求があるときのエンジン動作点を補正する場合にも適用可能である。例えば、発電駆動モードにおいてエンジン2及びモータジェネレータ4の駆動力の配分が「エンジン:モータ=50:50」に切り替わったことにより高電圧発電要求=3kWが要求される場合や、さらに当該駆動力の配分が「エンジン:モータ=20:80」に切り替わったことにより高電圧発電要求=5kWが要求される場合等がある。
6 and 7, an example in which the engine operating point is corrected when a high-voltage power generation request for battery charging is described, but the present invention is not limited to this. That is, when the distribution of the driving power of the
このように、本実施例において、変速マップは、エンジン2とモータジェネレータ4との駆動力の配分、又は高電圧発電要求に基づく発電量に基づき、変速線の位置が変更されるようになっている。本実施例では、図4及び図6においてアップシフト時の変速マップを例に変速線の位置が変更される点について説明したが、ダウンシフト時も同様に変速線の位置が変更されるのが好ましい。
As described above, in the present embodiment, the shift map is such that the position of the shift line is changed based on the distribution of the driving force between the
以上のように、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、四輪駆動状態において、バッテリ8のSOCがSOCth以上である場合にはバッテリ駆動モードを設定し、前記バッテリ8のSOCがSOCth未満である場合には発電駆動モードを設定する。
As described above, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment sets the battery drive mode when the SOC of the
このため、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ8のSOCが高い状態ではバッテリ8から電力をモータジェネレータ4に供給することによりエンジン2の燃料消費を抑制しながら四輪駆動走行を行うことができる。
Therefore, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment supplies the electric power from the
また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ8のSOCが低い状態ではエンジン2の動力により発電した電力をモータジェネレータ4に供給することによりバッテリ8の電力消費を抑制しながら四輪駆動走行を行うことができる。このように、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、バッテリ8のSOCに関わらず、適切な四輪駆動状態を維持できる。
Further, the control device for the four-wheel drive vehicle according to the present embodiment suppresses the power consumption of the
また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、四輪駆動状態において、車速及びアクセル開度に基づくエンジン要求パワーとトランスミッション3の変速比とに基づき、エンジン動作点を熱効率が最適となる動作点に補正するので、燃費が悪化することを防止しつつ四輪駆動状態を維持することができる。
Further, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment determines that the engine operating point has the optimum thermal efficiency in the four-wheel drive state based on the engine required power based on the vehicle speed and the accelerator opening and the gear ratio of the
また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン動作点よりも大きい場合には変速比を大きくし、エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジン動作点よりも小さい場合には変速比を小さくする。これにより、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置は、変速比を変更することによりエンジン動作点が最適燃費ライン上に位置、又は最適燃費ラインに近づくようにエンジン動作点の補正を行うことができる。 Further, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment increases the gear ratio when the current engine torque based on the engine required power is larger than the engine operating point at which the thermal efficiency is optimal, and increases the engine required power. If the current engine torque based on this is smaller than the engine operating point at which the thermal efficiency is optimum, the gear ratio is reduced. As a result, the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment corrects the engine operating point by changing the gear ratio so that the engine operating point is located on or near the optimal fuel consumption line. be able to.
また、本実施例に係る四輪駆動車両の制御装置において、変速マップは、エンジン2とモータジェネレータ4との駆動力の配分に基づき変速線の位置が変更されるので、当該駆動力の配分に応じて、エンジン動作点の補正を行うための最適な変速比に変更することができる。
Further, in the control device for a four-wheel drive vehicle according to the present embodiment, the shift map changes the position of the shift line based on the distribution of the driving force between the
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。 While an embodiment of this invention has been disclosed, it will be apparent to those skilled in the art that changes may be made without departing from the scope of this invention. All such modifications and equivalents are intended to be included in the following claims.
1 四輪駆動車両
2 エンジン
3 トランスミッション(自動変速機)
4 モータジェネレータ(モータ)
5 前輪
6 後輪
8 バッテリ
11 ECM
12 TCM
13 VCM(制御部)
20 ISG(発電機)
23 クランク角センサ
81 バッテリセンサ
101 車速センサ
106 アクセルセンサ
1 four-
4 Motor generator (motor)
5
12 TCM
13 VCM (control unit)
20 ISG (generator)
23
Claims (4)
前記前輪及び前記後輪のいずれか他方を駆動するモータと、
前記モータに電力を供給するバッテリと、
前記エンジンの駆動によって発電する発電機と、
前記エンジンのトルク及び前記モータのトルクを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
四輪駆動状態において、前記バッテリから前記モータに電力を供給する第1のモードと、前記発電機で発電した電力を前記発電機から前記モータに供給する第2のモードと、のいずれかを設定可能に構成されており、
前記バッテリの充電状態が所定値以上である場合には前記第1のモードを設定し、前記バッテリの充電状態が前記所定値未満である場合には前記第2のモードを設定することを特徴とする四輪駆動車両の制御装置。 An engine that drives either one of the front and rear wheels,
A motor that drives the other of the front wheel and the rear wheel,
A battery that supplies power to the motor,
A generator that generates power by driving the engine,
A control unit for controlling the torque of the engine and the torque of the motor,
The control unit is
In the four-wheel drive state, either one of a first mode for supplying electric power from the battery to the motor and a second mode for supplying electric power generated by the generator from the generator to the motor is set. Is configured to be possible,
The first mode is set when the state of charge of the battery is a predetermined value or more, and the second mode is set when the state of charge of the battery is less than the predetermined value. Control device for four-wheel drive vehicle.
前記制御部は、前記四輪駆動状態において、車速及びアクセル開度に基づくエンジン要求パワーと前記自動変速機の変速比とに基づき、前記エンジンの動作点を熱効率が最適となる動作点に補正することを特徴とする請求項1に記載の四輪駆動車両の制御装置。 The engine is connected to one of the front wheels and the rear wheels via an automatic transmission,
In the four-wheel drive state, the control unit corrects the operating point of the engine to an operating point that optimizes thermal efficiency based on the engine required power based on the vehicle speed and the accelerator opening and the gear ratio of the automatic transmission. The control device for a four-wheel drive vehicle according to claim 1, wherein:
前記エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジンの動作点よりも大きい場合には、前記変速比を大きくし、
前記エンジン要求パワーに基づく現在のエンジントルクが熱効率の最適となるエンジンの動作点よりも小さい場合には、前記変速比を小さくすることを特徴とする請求項2に記載の四輪駆動車両の制御装置。 The control unit is
When the current engine torque based on the required engine power is larger than the operating point of the engine that optimizes thermal efficiency, the gear ratio is increased,
The control of the four-wheel drive vehicle according to claim 2, wherein when the current engine torque based on the required engine power is smaller than the operating point of the engine where the thermal efficiency is optimum, the gear ratio is reduced. apparatus.
前記変速マップは、前記エンジンと前記モータとの駆動力の配分に基づき、前記変速線の位置が変更されることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の四輪駆動車両の制御装置。 The control unit is configured to control a shift of the automatic transmission based on a shift map in which a shift line that defines a shift timing based on the vehicle speed and the accelerator opening is set.
The control device for a four-wheel drive vehicle according to claim 2 or 3, wherein the shift map is such that the position of the shift line is changed based on the distribution of the driving force between the engine and the motor. ..
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