JP2020069977A - vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機を備え、内燃機関とモータとにより駆動される車両に関する。 The present invention relates to a vehicle including a generator and driven by an internal combustion engine and a motor.
内燃機関とモータとを駆動源として有するハイブリッド車両(HEV、(Hybrid Electric Vehicle)では、車両内に備える発電機を上記内燃機関により駆動することで、上記モータに電力を供給するバッテリへの充電を行う。 In a hybrid vehicle (HEV, (Hybrid Electric Vehicle)) having an internal combustion engine and a motor as drive sources, a battery that supplies power to the motor is charged by driving a generator provided in the vehicle by the internal combustion engine. To do.
図5は、エンジンを発電動力として用いる従来のハイブリッド車両における、車輪への駆動力伝達機構の構成の一例を示す図である。図5に示す従来の車両500は、エンジン502と、発電機504と、モータ506と、を有する。図5における図示太線は、エンジン502、発電機504、モータ506、及び車輪508の相互間で回転力(回転トルク)を伝達する回転力伝達経路を、模式的に示したものである。この回転力伝達経路は、例えば回転シャフトやギア等(いずれも不図示)で構成される。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a driving force transmission mechanism to wheels in a conventional hybrid vehicle that uses an engine as power generation power. A
第1分岐装置510は、エンジン502及び又は車輪508と発電機504との間で相互に回転力を伝達する。また、第2分岐装置514は、第1分岐装置510及び又は車輪508とモータ506との間で相互に回転力を伝達する。
The
車輪508は、クラッチである切替装置512を非接続状態又は接続状態に切り替えることにより、モータ506及び又はエンジン502により駆動される。発電機504は、常にエンジン502と共に回転してバッテリ530を充電する。バッテリ530は、また、減速時等において、切替装置512を非接続にすると共にエンジン502を停止することにより、車輪508からの外力トルクにより駆動されるモータ506により充電される。
The
このようなハイブリッド車両では、一般に発電機504がエンジン502に直結しており、内燃機関であるエンジン502の回転出力がそのまま発電機504に印加されるため、発電機504には、エンジン502の最大出力が印加されても正常に動作し得ることが求められる。
In such a hybrid vehicle, generally, the
例えば、図6及び図7は、従来用いられている発電機504の、回転軸に加えられる駆動力の許容値の一例を示す図である。図6及び図7において、横軸は、発電機504に接続されたエンジン502の回転軸における回転数(軸回転数)を示す。また、図6の縦軸は、発電機504に向けてエンジン502が出力するトルクを示し、図7の縦軸は、発電機504に向けてエンジン502が出力する仕事率(パワー)を示す。
For example, FIG. 6 and FIG. 7 are diagrams showing an example of the allowable value of the driving force applied to the rotating shaft of the conventionally used
図6において、破線600はエンジン502の最大出力トルクを示し、実線602は、発電機504へ向けてエンジン502が出力するトルク値として測った発電機504の最大許容トルク(すなわち、発電機504が許容し得る最大のトルクに相当するエンジン502からの出力トルク値)を示す。また、図7において、破線700は、エンジン502で発生し得る最大の仕事率(最大出力パワー)を示し、実線702は、発電機504へ向けてエンジン502が出力する仕事率として測った、発電機504が許容し得る最大の仕事率(最大許容パワー)を示している(すなわち、発電機504が許容し得る最大の仕事率に相当するエンジン502からの出力パワー値を示している)。
In FIG. 6, a
図示のように、従来のハイブリッド車の発電機504には、エンジン502の最大出力トルク(破線600)又は最大出力パワー(破線700)が与えられても故障等の異常を生じないように、上記最大出力トルク(破線600)又は最大出力パワー(破線700)に対しそれぞれ余裕(マージン)を持った最大許容トルク(実線602)又は最大許容パワー(実線702)を有する発電機が用いられている。
As shown in the figure, the
その一方で、ハイブリッド車両においてバッテリ530への充電が求められる場面では、発電機504を、必ずしもエンジン502の最大出力で駆動する必要はない。すなわち、バッテリ530に求められる充電動作という観点からは実際に使用される発電機504は過剰性能となっており、エンジン502からの不要に大きな駆動力を吸収する必要性が発電機504の大型化及び重量増を招いている。
On the other hand, in a hybrid vehicle, where the
従来、ハイブリッド車両において内燃機関から発電機への不要な駆動力伝達を回避する技術として、内燃機関と発電機との間の回転力の伝達を断続するクラッチを備えることが知られている(特許文献1)。この車両では、発電が不要な場合には上記クラッチを非接続にして内燃機関及び発電機の負荷を軽減することで、燃費の向上や走行性能の向上が図られる。 BACKGROUND ART Conventionally, as a technique for avoiding unnecessary transmission of driving force from an internal combustion engine to a generator in a hybrid vehicle, it is known to include a clutch that interrupts transmission of rotational force between the internal combustion engine and the generator (Patent Document 1). Reference 1). In this vehicle, when power generation is unnecessary, the clutch is disengaged to reduce the load on the internal combustion engine and the generator, thereby improving fuel efficiency and traveling performance.
しかしながら、上記従来の技術は、単に発電の要否に基づいて上記クラッチを制御することを教示するものであり、発電が必要となって上記クラッチが接続された際には発電機に内燃機関の最大出力が印加されてしまうケースが依然として存在する。すなわち、上記従来の技術は、発電機への過剰な負担を避けて発電機サイズの適正化を図るという点において改善の余地がある。 However, the above-mentioned conventional technique teaches that the clutch is controlled only on the basis of necessity of power generation, and when power generation is required and the clutch is connected, the generator is connected to the internal combustion engine. There are still cases where maximum power is applied. That is, the above-mentioned conventional technique has room for improvement in that the size of the generator is optimized while avoiding an excessive load on the generator.
上記背景より、ハイブリッド車両において、使用する発電機の小型化及び軽量化を可能とすることが求められている。 In view of the above background, it is required to reduce the size and weight of the generator used in the hybrid vehicle.
本発明の一の態様は、車輪と内燃機関との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える第1切替装置と、前記内燃機関と発電機との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える第2切替装置と、前記第1切替装置及び前記第2切替装置の動作を制御すると共に前記内燃機関の動作を制御する制御装置と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記バッテリにより駆動されるモータと、を備える車両であって、前記制御装置は、前記第1切替装置及び又は第2切替装置の状態に応じて、前記発電機の回転軸に加わる前記内燃機関の駆動力が第1所定値以下の値となるように、前記内燃機関が発生する駆動力を制御する。
本発明の他の態様によると、前記制御装置は、前記第1切替装置が非接続状態であって前記第2切替装置が接続状態であるときは、前記内燃機関が発生する駆動力が前記第1所定値以下の値となるように前記内燃機関の動作を制御する。
本発明の他の態様によると、前記制御装置は、前記第1切替装置及び前記第2切替装置が接続状態であるときは、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力を前記車輪へ出力するための駆動力と、前記発電機に前記第1所定値以下の値の駆動力を与えるための駆動力と、を加えた駆動力が前記内燃機関から出力されるように、前記内燃機関を制御する。
本発明の他の態様によると、前記第1切替装置が非接続状態であって前記第2切替装置が接続状態である場合において、前記制御装置は、前記内燃機関が、現在の状態において前記第1切替装置を接続状態としたならば前記発電機に伝達されることとなる回転数に相当する回転数となるように、且つ、前記内燃機関が発生する駆動力が前記第1所定値以下の値となるように、前記内燃機関の動作を制御する。
本発明の他の態様によると、前記駆動力は仕事率又はトルクで表され、前記第1所定値以下の値は、前記内燃機関の正味燃料消費率が最小となる、当該内燃機関の回転速度に応じた仕事率又はトルクの値である。
One aspect of the present invention is a first switching device that switches transmission of rotational force between a wheel and an internal combustion engine between a connected state and a disconnected state, and transmission of rotational force between the internal combustion engine and a generator. A switching device for switching between a connection state and a non-connection state, a control device for controlling the operations of the first switching device and the second switching device and for controlling the operation of the internal combustion engine, and charging by the generator. And a motor driven by the battery, wherein the control device controls a rotating shaft of the generator according to a state of the first switching device and / or the second switching device. The driving force generated by the internal combustion engine is controlled so that the applied driving force of the internal combustion engine becomes a value equal to or smaller than a first predetermined value.
According to another aspect of the present invention, the control device is configured such that when the first switching device is in a non-connection state and the second switching device is in a connection state, the driving force generated by the internal combustion engine is the first driving device. The operation of the internal combustion engine is controlled so that the value becomes equal to or less than a predetermined value.
According to another aspect of the present invention, when the first switching device and the second switching device are in a connected state, the control device applies a required foot axis driving force required from a driving operation of a driver to the wheels. The internal combustion engine is configured such that a driving force obtained by adding a driving force for outputting and a driving force for giving a driving force of a value equal to or less than the first predetermined value to the generator is output from the internal combustion engine. To control.
According to another aspect of the present invention, in a case where the first switching device is in a non-connection state and the second switching device is in a connection state, the control device controls the internal combustion engine in the current state to be the first state. When the 1-switching device is in the connected state, the rotational speed corresponds to the rotational speed that is transmitted to the generator, and the driving force generated by the internal combustion engine is equal to or less than the first predetermined value. The operation of the internal combustion engine is controlled so as to obtain the value.
According to another aspect of the present invention, the driving force is represented by a work rate or a torque, and a value equal to or lower than the first predetermined value is a rotational speed of the internal combustion engine at which the net fuel consumption rate of the internal combustion engine is minimum. Is the value of the work rate or the torque according to.
本発明によれば、ハイブリッド車両において、使用する発電機の小型化及び軽量化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the size and weight of a generator used in a hybrid vehicle.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る車両100の構成を示す図である。車両100は、例えばハイブリッド車両(HEV)であり、内燃機関であるエンジン102と、発電機104と、モータ106と、を有する。モータ106は、モータとして動作する駆動モードと、発電機として発電動作を行う発電モードの、2つのモードで動作する。モータ106は、駆動モードにおいて車輪108を駆動し、発電モードにおいて車輪108からの回転力により発電して回生ブレーキ動作を行う。発電機104は、通常は発電モードで動作し、エンジン102により駆動される。また、発電機104は、例えばモータ106の故障時等において駆動モードに設定され、車輪108の駆動にも用いられ得る。本実施形態では、発電機104及びモータ106は、例えばIPMモータである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
ここで、図1における図示太線は、エンジン102、発電機104、モータ106、及び車輪108の相互間で回転力(回転トルク)を伝達する回転力伝達経路を、模式的に示したものである。この回転力伝達経路は、例えば回転シャフトやギア等(いずれも不図示)で構成される。また、この回転力伝達経路についてのより詳しい構成については、例えば特許文献1に記載されている。
Here, the thick line shown in FIG. 1 schematically shows a rotational force transmission path that transmits rotational force (rotational torque) among the
図1において、エンジン102が出力する回転トルクは、第1分岐装置110、第1切替装置112、及び第2分岐装置114を介して車輪108に伝達される。第1切替装置112は、後述する電子制御装置150により制御される例えばクラッチであり、第1分岐装置110と第2分岐装置114との間の回転力伝達経路を接続状態と非接続状態とに切り替える。すなわち、第1切替装置112は、内燃機関であるエンジン102と車輪108との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える。
In FIG. 1, the rotational torque output by the
第1分岐装置110には、また、第2切替装置118を介して、発電機104が接続されている。第1分岐装置110は、エンジン102及び又は車輪108と発電機104との間で相互に回転力を伝達する。
The
第2切替装置118は、後述する電子制御装置150により制御される例えばクラッチであり、第1分岐装置110と発電機104との間の回転力伝達経路を接続状態と非接続状態とに切り替える。すなわち、第2切替装置118は、内燃機関であるエンジン102と発電機104との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える。
The second switching device 118 is, for example, a clutch that is controlled by the
第2分岐装置114には、また、第3切替装置120を介してモータ106が接続されている。第2分岐装置114は、第1分岐装置110及び又は車輪108とモータ106との間で相互に回転力を伝達する。
The
第3切替装置120は、後述する電子制御装置150により制御される例えばクラッチであり、第2分岐装置114とモータ106との間の回転力伝達経路を接続状態と非接続状態とに切り替える。すなわち、第3切替装置120は、モータ106と車輪108との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える。
The
図1に示すように、発電機104は、第3切替装置120を介することなく、第1切替装置112と第2切替装置118とを介して車輪108と接続されている。また、モータ106は、第1切替装置112及び第2切替装置118を介することなく、第3切替装置120を介して車輪108に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
車輪108には、当該車輪108の回転に制動力を与える制動装置である油圧ブレーキ122が設けられている。油圧ブレーキ122は、例えばディスクブレーキであり、ユーザのブレーキペダル(不図示)の操作により車輪108の回転に抵抗を与えて車両100を減速させる。
The
車両100は、また、バッテリ130を備える。バッテリ130は、モータ106が駆動モードで動作する場合には、モータ106に向けて放電し、電力を供給する。また、バッテリ130は、発電機104又は発電モードで動作するモータ106により充電される。
The
本実施形態では、発電機104は、発電機104へ向けてエンジン102が出力するトルク値として測った最大許容トルクが、エンジン102の最大出力トルク未満であって、且つ少なくともエンジン102のBSFCボトムトルク以上の値に設定されている。ここで、BSFCボトムトルクとは、エンジン102の各回転数において定まる、BSFC(正味燃料消費率、brake specific fuel consumption)が最小となるエンジン102の出力トルクをいう。なお、以下において発電機104の「最大許容トルク」とは、特に断りのない限り、「発電機104へ向けてエンジン102が出力するトルク値として測った最大許容トルク」、すなわち、「発電機104が許容し得る最大のトルクに相当するエンジン102からの出力トルク値」を言うものとする。
In the present embodiment, the
図2は、本実施形態において用いられる発電機104の、当該発電機104へ向けてエンジン102が出力するトルク値として測った最大許容トルクの一例を示す図である。図2において、横軸はエンジン102の回転軸における回転数、縦軸はエンジン102の回転軸におけるトルクを示す。また、図2において、破線200はエンジン102の最大出力トルクを示し、一点鎖線202はエンジン102のBSFCボトムトルクを示す。そして、図2の例においては、実線204で示される発電機104の最大許容トルクは、エンジン102の最大出力トルク(破線200)より小さく、且つBSFCボトムトルク(一点鎖線202)以上の値を持つように設定されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the maximum allowable torque of the
図1を参照し、車両100は、また、車両100の走行動作を開始させるためのイグニションスイッチ(IG−SW)140、車両100の車速を検知する車速センサ142、ユーザのアクセルペダル操作量を検知するアクセルセンサ144、及びユーザのブレーキペダル操作量を検知するブレーキセンサ146が接続されている。
Referring to FIG. 1,
図1に示すように、車両100は、電子制御装置150を備える。電子制御装置150は、IG−SW140、車速センサ142、アクセルセンサ144、及びブレーキセンサ146からの入力に基づいて、車両100の走行を制御する。
As shown in FIG. 1, the
すなわち、電子制御装置150は、これらの入力に基づいて、エンジン102、発電機104、モータ106、第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120、及び油圧ブレーキ122の動作を制御して、車両100の走行を制御する。
That is, the
本実施形態では、電子制御装置150は、車速に応じて第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120を制御してモータ106又はエンジン102により車輪108を駆動する。また、電子制御装置150は、モータ106により車輪108を駆動するときは、車速V、及び運転者の駆動操作(例えばアクセル操作)により車輪108に対し求められる要求足軸駆動力Preqに応じて、モータ106に対し直交制御又は弱め界磁制御を行う。ここで、足軸とは、車輪108に連結された、当該車輪108と第2分岐装置114とをつなぐ回転軸をいう。また、直交制御とは、モータ106のステータコイルに発生する回転磁界の位相とロータの回転位相とを一致させて上記回転磁界がロータマグネットの磁界と常に直交するように、上記ステータスコイルへの通電電流を制御することをいう。また、弱め界磁制御とは、ステータスコイルへの通電電流にロータマグネットの磁力線と平行な方向に磁界を発生させる付加電流Idを加えて、ロータの回転位相に対し上記回転磁界の位相をずらすように制御することをいう。
In the present embodiment, the
本実施形態では、更に、電子制御装置150は、第1切替装置112及び第2切替装置118の状態に応じて、発電機104の回転軸に加わるエンジン102からの駆動力が第1所定値以下となるように、エンジン102が発生する駆動力を制御する。ここで、上記第1所定値は、例えば、図2に示す発電機104の最大許容トルク(実線204)に設定される。
In the present embodiment, the
具体的には、電子制御装置150は、入出力部152と、処理装置154と、を備える。入出力部152は、電子制御装置150の外部にあるデバイス、センサ、あるいは装置と処理装置154との間の信号の授受を行う入出力インタフェースである。
Specifically, the
処理装置154は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、プログラムが書き込まれたROM(Read Only Memory)、データの一時記憶のためのRAM(Random Access Memory)等を有するコンピューターである。そして、処理装置154は、機能要素(又は機能ユニット)として、走行制御部160と、エンジン制御部162と、発電機制御部164と、モータ制御部166と、切替装置制御部168と、油圧ブレーキ制御部170と、を有する。
The
処理装置154が備えるこれらの機能要素は、例えば、コンピューターである処理装置154がプログラムを実行することにより実現される。なお、上記コンピューター・プログラムは、コンピューターが読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。
These functional elements included in the
上記に代えて、処理装置154が備える上記機能要素の全部又は一部を、それぞれ一つ以上の電子回路部品を含むハードウェアにより構成することもできる。
Instead of the above, all or some of the functional elements included in the
エンジン制御部162は、後述する走行制御部160からの指示により、エンジン102の動作を制御し、エンジン102の回転数、出力トルク、及び又は出力パワー(仕事率)等を制御する。
The
発電機制御部164は、走行制御部160からの指示により、発電機104の動作を制御する。本実施形態では、発電機制御部164は、発電機104を、通常、発電モードで動作させる。また、発電機制御部164は、例えばモータ106の故障時に、走行制御部160からの指示により発電機104の動作モードを駆動モードに切り替えて、発電機104による非常時走行を可能とする。
The
モータ制御部166は、走行制御部160からの指示により、モータ106の動作を制御する。より具体的には、モータ制御部166は、モータ106の動作モードを、バッテリ130からの給電により回転力を発生する駆動モードとエンジン102や車輪108等から与えられる回転力により発電を行う発電モードとに切り替える動作モード切替制御を行う。また、モータ制御部166は、モータ106を駆動モードで動作させるときは、当該モータ106に発生させる回転力(回転トルク)や回転数を、例えば走行制御部160から与えられる目標値に制御する。その際、モータ制御部166は、走行制御部160からの指示により、モータ106を、直交制御又は弱め界磁制御により動作させる。
The motor control unit 166 controls the operation of the
切替装置制御部168は、走行制御部160からの指示により、第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120を接続状態と非接続状態とに切り替える接続状態切替制御を行う。
The switching
油圧ブレーキ制御部170は、走行制御部160からの指示により、油圧ブレーキ122の動作を制御する。
The hydraulic brake control unit 170 controls the operation of the hydraulic brake 122 according to an instruction from the
走行制御部160は、ブレーキセンサ146からの信号に基づき、油圧ブレーキ制御部170に指示して油圧ブレーキ122を動作させる。また、走行制御部160は、車速センサ142及びアクセルセンサ144からの信号に基づき、アクセルセンサ144からの信号に応じた(すなわち、アクセルペダルの操作量(押下量)に応じた)足軸駆動力となるように、車両100の走行を制御する。ここで、アクセルセンサ144からの信号に応じた足軸駆動力は、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力Preqに対応する。
The traveling
具体的には、制御装置である電子制御装置150の走行制御部160は、車速センサ142から得られる現在の車速Vと、アクセルセンサ144から得られる要求足軸駆動力Preqと、に基づき、エンジン制御部162、発電機制御部164、モータ制御部166、及び切替装置制御部168を用いて、車輪108の駆動源としてモータ106又はエンジン102を切り替えて使用する。また、走行制御部160は、車輪108の駆動源としてモータ106を用いるときは、車速Vと要求足軸駆動力Preqに基づき、モータ106の制御を直交制御又は弱め界磁制御に切り替える。
Specifically, the traveling
さらに、走行制御部160は、第1切替装置112及び第2切替装置118の状態に応じて、発電機104の回転軸に加わるエンジン102からの駆動力が第1所定値以下となるように、エンジン102が発生する駆動力を制御する。上述したように、本実施形態では、第1所定値として例えば図2に実線204で示す発電機104の最大許容トルクが用いられる。
Further, the traveling
具体的には、走行制御部160は、第1切替装置112が非接続状態であって第2切替装置118が接続状態であるときは、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値となるように、エンジン102を制御する。
Specifically, when the
また、走行制御部160は、第1切替装置112が非接続状態であって第2切替装置118が接続状態である場合において、例えば車両100が第1切替装置112を非接続状態から接続状態へ切り替える可能性のある動作状態となったときは、エンジン102が、現在の状態において第1切替装置112を接続状態としたならば発電機104に伝達されることとなる回転数(第1切替装置112が接続状態となることで発電機104の回転数が車輪108の回転数に連動することにより定まる当該発電機104の回転数)に相当する回転数となるように、エンジン102の回転数を制御する。そして、走行制御部160は、上記回転数において、エンジン102から発電機104に伝えられる駆動力が第1所定値以下となるように、エンジン102の出力を制御する。
In addition, when the
ここで、上記「第1切替装置112を非接続状態から接続状態へ切り替える可能性のある動作状態」は、本実施形態では、車速Vが第1所定値Vth1より大きく且つ第2所定値Vth2以下である状態をいう。
Here, in the above-mentioned “operating state in which the
さらに、走行制御部160は、第1切替装置112及び第2切替装置118が共に接続状態であるときは、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力Preqを車輪108へ出力するための駆動力と、発電機104に第1所定値以下の駆動力を与えるための駆動力と、を加えた駆動力がエンジン102から出力されるように、当該エンジン102を制御する。
Further, when the
詳細には、走行制御部160は、車両100を以下のように制御する。
まず、走行制御部160は、車両100の状態が、車両100の車速Vが第1所定値Vth1以下である第1状態であるか否かを判断する。そして、第1状態であるときは、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112を非接続状態とし、第2切替装置118及び第3切替装置120を接続状態とする。同時に、走行制御部160は、モータ制御部166に指示して、モータ106に対し直交制御を行ってモータ106により車輪108を駆動する。
Specifically, the traveling
First, the traveling
ここで、上記第1所定値Vth1は、モータ106に対する弱め界磁制御を開始する車速Vとして、予め定めておくことができる。
Here, the first predetermined value Vth1 can be predetermined as the vehicle speed V at which the field weakening control for the
また、走行制御部160は、上記の動作により第1切替装置112が非接続状態となり、第2切替装置118が接続状態となったことに応じて、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値であるBSFCボトムトルクとなるように、エンジン102の動作を制御する。その際、走行制御部160は、上記BSFCボトムトルクを発生させるエンジン102の回転数を、予め定められた所定の回転数に設定する。この所定のエンジン回転数は、例えば、第1所定値Vth1の車速において第1切替装置112が接続状態となることで、車輪108の回転数に連動することによって決定されるエンジン102の回転数に相当するエンジン回転数に設定しておくと、後述する第2状態への移行をスムーズに行うことができる。
Further, the traveling
これにより、エンジン102は、上記所定の回転数において第1所定値である発電機104の最大許容トルク(図2の実線204)より小さいBSFCボトムトルク(図2の一点鎖線202)で発電機104を駆動する。このため、車両100では、エンジン102の最大出力が印加されるのを許容するように発電機104が設計される従来の車両に比べ、発電機104としてより小型軽量の発電機を用いることができる。また、車両100では、上記所定の回転数において最も燃費の良い状態でエンジン102を動作させて発電機104を駆動することで、効率よくバッテリ130を充電することができる。
As a result, the
また、走行制御部160は、車両100の状態が、車速Vが第1所定値Vth1を超え、第2所定値Vth2以下であって、且つ、運転者の駆動操作から要求される(すなわち、アクセル操作量に応じた)要求足軸駆動力Preqが内燃機関であるエンジン102において発生し得る所定の足軸駆動力Pem以下である第2状態であるか否かを判断する。そして、第2状態であるときは、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112及び第2切替装置118を接続状態とし、第3切替装置120を非接続状態とする。同時に、走行制御部160は、エンジン制御部162に指示して、内燃機関であるエンジン102により車輪108を駆動する。
In addition, the traveling
ここで、上記第2所定値Vth2は、弱め界磁制御されたモータ106が発生し得る連続定格足軸駆動力が、エンジン102において発生し得る所定の足軸駆動力Pemを下回る速度として、予め定めておくことができる。
Here, the second predetermined value Vth2 is predetermined as a speed at which the continuous rated foot axle driving force that can be generated by the field-weakening controlled
また、走行制御部160は、上記の動作により第1切替装置112及び第2切替装置118が共に接続状態となったことに応じて、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力Preqを車輪108へ出力するための駆動力と、発電機104に第1所定値以下の駆動力を与えるための駆動力と、を加えた駆動力がエンジン102から出力されるように、当該エンジン102を制御する。ここで、上記「第1所定値以下の駆動力を与えるための駆動力」は、例えば、図2に一点鎖線で示すBSFCボトムトルク相当のトルクであるものとすることができる。
In addition, the traveling
これにより、車両100では、エンジン102が車輪108の駆動に用いられる場合にも、発電機104に加わる駆動力が第1所定値以下の範囲となるように制御されるので、エンジン102による発電の機会を制限することなく、発電機104として従来よりも小型軽量の発電機を用いることができる。
As a result, in the
また、走行制御部160は、車両100の状態が、車速Vが第1所定値を超え、第2所定値以下であって、且つ要求足軸駆動力Preqが所定の足軸駆動力Pemを超える第3状態であるか否かを判断する。そして、第3状態であるときは、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112を非接続状態とし、第2切替装置118及び第3切替装置120を接続状態とする。同時に、走行制御部160は、モータ制御部166に指示して、モータ106に対し弱め界磁制御を行ってモータ106により車輪108を駆動する。
Further, the traveling
また、走行制御部160は、上記の動作により第1切替装置112が非接続状態となり、第2切替装置118が接続状態となったことに応じて、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値であるBSFCボトムトルクとなるように、エンジン102の動作を制御する。その際、走行制御部160は、車速が第1所定値Vth1を超え、第2所定値Vth2以下であることから、第1切替装置112が接続状態へ移行する可能性(すなわち、上記第2状態へ移行する可能性)があるものと判断する。そして、走行制御部160は、上記BSFCボトムトルクを発生させるエンジン102の回転数を、現在の車輪108に応じた回転数、すなわち、現在の状態において第1切替装置112を接続状態としたならば(例えば車輪108等から)発電機104に伝達されることとなる回転数に設定する。これにより、車両100では、その後に第1切替装置112が接続状態に切り替えられた場合には、車輪108から発電機104に伝わる回転速度は、それまでの発電機104の回転速度と一致することとなり、車両100のスムーズで快適な走行が確保される。
Further, the traveling
さらに、走行制御部160は、車両100の状態が、車速Vが第2所定値超える第4状態であるか否かを判断する。そして、第4状態であるときは、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112を接続状態とし、第2切替装置118及び第3切替装置120を非接続状態とする。同時に、走行制御部160は、エンジン制御部162に指示して、内燃機関であるエンジン102により車輪108を駆動する。
Further, traveling
これにより、車両100では、エンジン102によりその最大出力までの範囲で車輪108を駆動することができると共に、車輪108を駆動するエンジン102の駆動力が発電機104にそのまま印加されるのを回避することができる。その結果、エンジン102の最大出力が印加されるのを許容するように発電機104が設計される従来の車両に比べ、車両100では、発電機104としてより小型の発電機を用いるものとすることができる。
As a result, in the
また、走行制御部160は、ブレーキセンサ146により減速操作が行われたことを検知したときは、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112を非接続状態とし、第2切替装置118及び第3切替装置120を接続状態とする。同時に、走行制御部160は、エンジン制御部162に指示してエンジン102の駆動を停止すると共に、モータ制御部166に指示してモータ106を発電モードに設定して、モータ106によりバッテリ130を充電する。これにより、車両100では、減速操作が行われたときは、モータ106により回生動作を行って、車両燃費を向上することができる。
In addition, when the traveling
上記の構成を有する車両100では、第1切替装置112及び第2切替装置118の状態に応じて、エンジン102から発電機104に与えられる駆動トルクが第1所定値以下の値となるようにエンジン102の動作が制御される。その結果、発電機104としての最大許容トルクは上記第1所定値(すなわち図2の実線204のトルク)を満たすトルクで十分なため、発電機104としては、従来よりも小型且つ軽量の回転電機を用いることができることとなる。
In the
また、上記の構成を有する車両100では、走行制御部160は、エンジン102から発電機104に与える第1所定値以下の値の駆動力として、エンジン102のBSFCボトムトルクを用いる。このため、車両100では、エンジン102を燃費の良い状態で動作させて発電機104を駆動することで、効率よく発電することができる。
Further, in
次に、図4に示すフロー図に従って、車両100における走行制御の動作手順について説明する。本動作は、電子制御装置150の電源がオンされたときに開始し、オフされたときに終了する。
Next, the operation procedure of the traveling control in the
動作を開始すると、走行制御部160は、IG−SW140がオンされたか否かを判断し(S100)、オンされていないときは(S100、NO)、ステップS100に戻ってオンされるのを待機する。一方、IG−SW140がオンされたときは(S100、YES)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120を、この順に、所定の時間間隔で、接続状態に設定し、さらに引き続き所定の時間間隔で、第1切替装置112を非接続状態に設定する(S102)。これにより、走行制御部160は、各切替装置の動作が正常であることを確認できると共に、各切替装置の状態を、車両100が発進動作可能な状態にすることができる。上記接続状態の設定に対し各切替装置が正常に動作したか否かは、例えば各切替装置に設けられたセンサ(不図示)からの信号により検知することができる。なお、図4においては、各切替装置について接続状態に設定することを“ON”で表し、非接続状態に設定することを“OFF”で表す。例えば、図4においてステップS102に示す“第1切替装置:ON”とは、第1切替装置112を接続状態に設定することを意味する。
When the operation is started, the traveling
次に、走行制御部160は、ブレーキセンサ146からの信号に基づき、減速操作が行われたか否かを判断する(S104)。そして、減速操作が行われたときは(S104、YES)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、所定の時間間隔で、第3切替装置120に対する接続状態への設定、第2切替装置118に対する接続状態への設定、及び第1切替装置112に対する非接続状態への設定を、この順に行う(S106)。同時に、走行制御部160は、エンジン制御部162に指示してエンジン102の駆動を停止すると共に、モータ制御部166に指示してモータ106を発電モードに設定して、モータ106によりバッテリ130の充電を開始する(S108)。
Next, the traveling
続いて、走行制御部160は、IG−SW140がオフされたか否かを判断する(S110)。そして、オフされたときは(S110、YES)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120を、非接続状態に設定する(S112)。これにより、車両100では、長期にわたる駐車状態になっても、第1切替装置112、第2切替装置118、第3切替装置120が、いわゆるクラッチ固着の状態になるのを防止することができる。その後、走行制御部160は、ステップS100に戻ってIG−SW140がオンされるのを待機する。
Subsequently, the traveling
一方、IG−SW140がオフされていないときは(S110、NO)、走行制御部160は、ステップS104に戻って処理を繰り返す。
On the other hand, when the IG-
また、一方、ステップS104において減速操作が行われていないときは(S104、NO)、走行制御部160は、車速センサ142からの信号に基づき、車速Vが第1所定値Vth1以下であるか否かを判断する(S114)。そして、車速Vが第1所定値Vth1以下である(すなわち、車両100が第1状態である)ときは(S114、YES)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、所定の時間間隔で、第3切替装置120に対する接続状態への設定、第2切替装置118に対する接続状態への設定、及び第1切替装置112に対する非接続状態への設定を、この順に行う(S116)。同時に、走行制御部160は、モータ制御部166に指示して、モータ106を直交制御により制御して、車輪108を駆動する(S118)。
On the other hand, when the deceleration operation is not performed in step S104 (S104, NO), the traveling
また、走行制御部160は、ステップS116において第1切替装置112が非接続状態となり、第2切替装置118が接続状態となったことに応じて、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値であるBSFCボトムトルクとなるように、エンジン102の動作を制御し、発電機104をBSFCボトムトルクで駆動して、バッテリ130の充電を開始する(S120)。その際、走行制御部160は、車速が第1所定値Vth1以下であることから、第1切替装置112が接続状態へ移行する可能性はないものと判断し、上記BSFCボトムトルクを発生させるエンジン102の回転数を、予め定められた所定の回転数に設定する。その後、走行制御部160は、ステップS110に処理を移す。
In addition, the traveling
一方、ステップS114において車速Vが第1所定値Vth1以下でないときは(S114、NO)、走行制御部160は、車速Vが第2所定値Vth2以下であるか否かを判断する(S122)。そして、車速Vが第2所定値Vth2以下であるときは(S122、YES)、走行制御部160は、アクセルセンサ144からの信号に基づき、要求足軸駆動力Preqがエンジン102が発生し得る所定の足軸駆動力Pemを超えているか否かを判断する(S124)。
On the other hand, when the vehicle speed V is not equal to or lower than the first predetermined value Vth1 in step S114 (S114, NO), the traveling
そして、PreqがPemを超えている(すなわち、車両100が第3状態である)ときは(S124、YES)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、所定の時間間隔で、第3切替装置120に対する接続状態への設定、第2切替装置118に対する接続状態への設定、及び第1切替装置112に対する非接続状態への設定を、この順に行う(S126)。同時に、走行制御部160は、モータ制御部166に指示して、モータ106を弱め界磁制御により制御して、車輪108を駆動する(S128)。
Then, when Preq exceeds Pem (that is,
また、走行制御部160は、ステップS126において第1切替装置112が非接続状態となり、第2切替装置118が接続状態となったことに応じて、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値であるBSFCボトムトルクとなるように、エンジン102の動作を制御し、発電機104をBSFCボトムトルクで駆動して、バッテリ130の充電を開始する。その際、走行制御部160は、車速が第1所定値Vth1を超え、第2所定値Vth2以下であることから、第1切替装置112が接続状態へ移行する可能性(すなわち、第2状態へ移行する可能性)があるものと判断する。そして、走行制御部160は、上記BSFCボトムトルクを発生させるエンジン102の回転数を、現在の車輪108に応じた回転数、すなわち、現在の状態において第1切替装置112を接続状態としたならば車輪108から発電機104に伝達されることとなる回転数に設定する(S130)。その後、走行制御部160は、ステップS110に処理を移す。
Further, the traveling
一方、ステップS124においてPreqがPemを超えていない(すなわち、車両100が第2状態である)ときは(S124、NO)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、所定の時間間隔で、第1切替装置112に対する接続状態への設定、第2切替装置118に対する接続状態への設定、及び第3切替装置120に対する非接続状態への設定を、この順に行う(S132)。また、走行制御部160は、ステップS132により第1切替装置112及び第2切替装置118が共に接続状態となったことに応じて、エンジン102による車輪108及び発電機104の駆動を開始する(S134)。
On the other hand, when Preq does not exceed Pem in step S124 (that is, the
具体的には、走行制御部160は、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力Preqを車輪108へ出力するための駆動力と、発電機104に第1所定値以下のトルクを与えるための駆動力と、を加えた駆動力がエンジン102から出力されるように、当該エンジン102を制御する。なお、車両100の運転に特に支障がない限り、上記駆動状態におけるエンジン102は、各回転数においてBSFCボトムトルク以上(すなわち高トルク側)の運転点を選択する。これにより、BSFCが悪化傾向となる低負荷側(すなわち低トルク側)の運転点を使う頻度を削減することができ、より燃費効率のよい運転点でエンジン102を運転することが可能となる。ステップS134の後、走行制御部160は、ステップS110に処理を移す。
Specifically, the traveling
また、一方、ステップS122において車速Vが第2所定値Vth2を超えている(すなわち、車両100が第4状態である)ときは(S122、NO)、走行制御部160は、切替装置制御部168に指示して、所定の時間間隔で、第1切替装置112に対する接続状態への設定、第2切替装置118に対する非接続状態への設定、及び第3切替装置120に対する非接続状態への設定を、この順に行う(S136)。同時に、走行制御部160は、エンジン制御部162に指示してエンジン102により車輪108を駆動することで、車両100を走行させる(S138)。その後、走行制御部160は、ステップS110に処理を移す。
On the other hand, when the vehicle speed V exceeds the second predetermined value Vth2 in step S122 (that is, the
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
例えば、上記実施形態では、走行制御部160は、エンジン102から発電機104に与えられる駆動力としてトルクを制御するものとしたが、これには限られない。これに代えて、又はこれに加えて、走行制御部160は、エンジン102から発電機104の回転軸に与えられる駆動力としてパワー、すなわちエンジン102から発電機104の回転軸に入力される仕事率を制御するものとしてもよい。この場合、発電機104は、図3に示すような最大許容パワーを有するものとすることができる。
For example, in the above embodiment, the traveling
図3において、横軸は、発電機104に接続されたエンジン102の回転軸における回転数(軸回転数)を示し、縦軸は、発電機104に向けてエンジン102が出力する仕事率(パワー)を示す。また、図3において、破線300はエンジン102の最大出力パワーを示し、一点鎖線302はエンジン102のBSFCボトム出力(仕事率)を示す。また、実線304は、発電機104へ向けてエンジン102が出力する仕事率として測った、発電機104が許容し得る最大の仕事率(最大許容パワー)を示している(すなわち、発電機104が許容し得る最大の仕事率に相当するエンジン102からの出力パワー値を示している)。そして、図3の例においては、実線304で示される発電機104の上記最大許容パワーは、エンジン102の最大出力パワー(破線300)より小さく、且つBSFCボトム出力(一点鎖線302)以上の値を持つように設定されている。
In FIG. 3, the horizontal axis represents the rotation speed (shaft rotation speed) of the rotation axis of the
この場合、第1所定値は、図3に示す発電機104の上記最大許容パワー(図3の図示実線304)であるものとすることができる。また、上述した第1状態及び第3状態においてエンジン102に発生させる駆動力を、上述のBSFCボトムトルクに代えて、BSFCボトム出力とすることができる。また、同様に、上述した第2状態においてエンジン102に発生させるBSFCボトムトルク相当の駆動力は、BSFCボトム出力相当の駆動力とすることができる。ここで、BSFCボトム出力とは、エンジン102の各回転数において定まる、BSFC(正味燃料消費率、brake specific fuel consumption)が最小となるエンジン102の出力パワー(仕事率)をいう。
In this case, the first predetermined value may be the maximum allowable power of the
以上、説明したように、本実施形態に係る車両100は、車輪108とエンジン102との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える第1切替装置112と、エンジン102と発電機104との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える第2切替装置118と、を備える。また、車両100は、第1切替装置112及び第2切替装置118の動作を制御すると共にエンジン102の動作を制御する制御装置である電子制御装置150と、発電機104により充電されるバッテリ130と、バッテリ130により駆動されるモータ106と、を備える。そして、電子制御装置150は、第1切替装置112及び又は第2切替装置118の状態に応じて、発電機104の回転軸に加わるエンジン102の駆動力が第1所定値以下の値となるように、エンジン102が発生する駆動力を制御する。
As described above, in the
この構成によれば、発電機104に加わる駆動力が第1所定値以下の範囲となるように制御されるので、エンジン102の最大出力が印加されるのを許容するように発電機104が設計される従来の車両に比べ、発電機104としてより小型軽量の発電機を用いることができる。
According to this configuration, the driving force applied to the
また、車両100では、電子制御装置150は、第1切替装置112が非接続状態であって第2切替装置118が接続状態であるときは、エンジン102が発生する駆動力が第1所定値以下の値となるようにエンジン102の動作を制御する。
Further, in the
この構成によれば、エンジン102からの駆動力のうち発電機104の回転軸に加わる駆動力を第1所定値以下に制御することに代えて、エンジン102そのものの駆動力を第1所定値以下に制御するので、電子制御装置150における制御を単純化することができる。
According to this configuration, instead of controlling the driving force applied to the rotating shaft of the
また、車両100では、第1切替装置112及び第2切替装置118が接続状態であるときは、運転者の駆動操作から求められる要求足軸駆動力Preqを車輪108へ出力するための駆動力と、発電機104に第1所定値以下の値の駆動力を与えるための駆動力と、を加えた駆動力がエンジン102から出力されるように、エンジン102を制御する。
Further, in the
この構成によれば、エンジン102が車輪108の駆動に用いられる場合にも、発電機104に加わる駆動力が第1所定値以下の範囲となるように制御されるので、エンジン102による発電の機会を制限することなく、発電機104として従来よりも小型軽量の発電機を用いることができる。
According to this configuration, even when the
また、車両100では、第1切替装置112が非接続状態であって第2切替装置118が接続状態である場合に、電子制御装置150は、エンジン102が、現在の状態において第1切替装置112を接続状態としたならば発電機104に伝達されることとなる回転数(第1切替装置112が接続状態となることで車輪108の回転数に連動することにより定まる発電機104の回転数)に相当する回転数となるように、且つ、エンジン102から発電機104に伝えられる駆動力が第1所定値以下の値となるように、エンジン102を制御する。
Further, in the
この構成によれば、その後に第1切替装置112が接続状態に切り替えられた場合には、車輪108から伝わる回転速度は、それまでの発電機104の回転速度と一致することとなり、車両100のスムーズで快適な走行が確保される。
According to this configuration, when the
また、車両100では、発電機104に加えられる駆動力を規定する第1所定値以下の値は、エンジン102の回転数に応じて当該エンジン102の正味燃料消費率(BSFC)が最小となる仕事率又はトルクの値である。
Further, in the
この構成によれば、エンジン102の回転数に応じて最も燃費の良い状態でエンジン102を動作させて発電機104が駆動されるので、効率よくバッテリ130を充電することができる。
According to this configuration, the
100、500…車両、102、502…エンジン、104、504…発電機、106、506…モータ、108、508…車輪、110、510…第1分岐装置、112…第1切替装置、114、514…第2分岐装置、118…第2切替装置、120…第3切替装置、130、530…バッテリ、140…イグニションスイッチ(IG−SW)、142…車速センサ、144…アクセルセンサ、146…ブレーキセンサ、150…電子制御装置、152…入出力部、154…処理装置、160…走行制御部、162…エンジン制御部、164…発電機制御部、166…モータ制御部、168…切替装置制御部、170…油圧ブレーキ制御部、512…切替装置。
100, 500 ... Vehicle, 102, 502 ... Engine, 104, 504 ... Generator, 106, 506 ... Motor, 108, 508 ... Wheels, 110, 510 ... First branching device, 112 ... First switching device, 114, 514 ... second branching device, 118 ... second switching device, 120 ... third switching device, 130, 530 ... battery, 140 ... ignition switch (IG-SW), 142 ... vehicle speed sensor, 144 ... accelerator sensor, 146 ... brake sensor , 150 ... Electronic control device, 152 ... Input / output unit, 154 ... Processing device, 160 ... Travel control unit, 162 ... Engine control unit, 164 ... Generator control unit, 166 ... Motor control unit, 168 ... Switching device control unit, 170 ... Hydraulic brake control unit, 512 ... Switching device.
Claims (5)
前記内燃機関と発電機との間の回転力の伝達を接続状態と非接続状態とに切り替える第2切替装置と、
前記第1切替装置及び前記第2切替装置の動作を制御すると共に前記内燃機関の動作を制御する制御装置と、
前記発電機により充電されるバッテリと、
前記バッテリにより駆動されるモータと、
を備える車両であって、
前記制御装置は、前記第1切替装置及び又は第2切替装置の状態に応じて、前記発電機の回転軸に加わる前記内燃機関の駆動力が第1所定値以下の値となるように、前記内燃機関が発生する駆動力を制御する、
車両。 A first switching device that switches the transmission of the rotational force between the wheel and the internal combustion engine between a connected state and a disconnected state;
A second switching device that switches the transmission of the rotational force between the internal combustion engine and the generator between a connected state and a disconnected state;
A control device that controls the operations of the first switching device and the second switching device and controls the operation of the internal combustion engine;
A battery charged by the generator,
A motor driven by the battery,
A vehicle comprising:
According to the state of the first switching device and / or the second switching device, the control device controls the driving force of the internal combustion engine applied to the rotating shaft of the generator to be a value equal to or less than a first predetermined value. Control the driving force generated by the internal combustion engine,
vehicle.
請求項1に記載の車両。 When the first switching device is not connected and the second switching device is connected, the control device controls the driving force generated by the internal combustion engine to be a value equal to or less than the first predetermined value. To control the operation of the internal combustion engine,
The vehicle according to claim 1.
請求項1又は2に記載の車両。 The control device, when the first switching device and the second switching device are in a connected state, a driving force for outputting a required foot axle driving force required from a driving operation of a driver to the wheel, Controlling the internal combustion engine such that a driving force for adding a driving force of a value equal to or less than the first predetermined value to the generator is output from the internal combustion engine,
The vehicle according to claim 1.
前記制御装置は、前記内燃機関が、現在の状態において前記第1切替装置を接続状態としたならば前記発電機に伝達されることとなる回転数に相当する回転数となるように、且つ、前記内燃機関が発生する駆動力が前記第1所定値以下の値となるように、前記内燃機関の動作を制御する、
車両。 The vehicle according to claim 2,
The control device is configured such that the internal combustion engine has a rotational speed that corresponds to the rotational speed that will be transmitted to the generator if the first switching device is connected in the current state, and The operation of the internal combustion engine is controlled so that the driving force generated by the internal combustion engine becomes a value equal to or less than the first predetermined value.
vehicle.
前記第1所定値以下の値は、前記内燃機関の正味燃料消費率が最小となる、当該内燃機関の回転速度に応じた仕事率又はトルクの値である、
請求項1ないし4のいずれか一項に記載の車両。
The driving force is represented by power or torque,
A value equal to or less than the first predetermined value is a value of power or torque according to the rotation speed of the internal combustion engine, which minimizes the net fuel consumption rate of the internal combustion engine,
The vehicle according to any one of claims 1 to 4.
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