JP2020082840A - Control device of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、走行用の電動機及び内燃機関を搭載したハイブリッド車両を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling a hybrid vehicle equipped with a traveling electric motor and an internal combustion engine.
近時、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両が一定の普及を見ている。シリーズ方式のハイブリッド車両(例えば、下記特許文献を参照)は、内燃機関により発電用モータジェネレータを駆動して発電を行い、発電した電力を蓄電装置(バッテリ及び/またはキャパシタ)に蓄えるとともに走行用モータジェネレータに供給する。そして、走行用モータジェネレータによって車両の車軸ひいては駆動輪を回転させて走行する。 2. Description of the Related Art Recently, hybrid vehicles having two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, have been widely used. A series-type hybrid vehicle (see, for example, the following patent document) drives a motor generator for power generation by an internal combustion engine to generate power, stores the generated power in a power storage device (battery and/or capacitor), and drives the motor. Supply to the generator. Then, the traveling motor generator rotates the axle of the vehicle and thus the drive wheels to travel.
発電用モータジェネレータのみならず、走行用モータジェネレータもまた、回生制動により発電を行い、発電した電力を蓄電装置に蓄えることができる。蓄電装置の容量一杯まで既に電荷が蓄えられている場合には、回生制動により得られる電力を敢えて発電用モータジェネレータに供給し、これを電動機として作動させて内燃機関を回転駆動することで、余剰の電力を消費する。 Not only the motor generator for power generation but also the motor generator for traveling can generate power by regenerative braking and store the generated power in the power storage device. If the electric charge is already stored up to the full capacity of the power storage device, the electric power obtained by regenerative braking is intentionally supplied to the motor generator for power generation, and this is operated as an electric motor to rotationally drive the internal combustion engine to generate excess power. Consumes electricity.
ハイブリッド車両では、内燃機関が燃料を燃焼させて回転駆動力を発生させなくとも、走行用モータジェネレータが出力する回転駆動力により車両を走行させることが可能である。故に、車両の運用中であっても、内燃機関の運転を停止している状態が継続することがある。 In a hybrid vehicle, the vehicle can be driven by the rotational driving force output from the traveling motor generator even if the internal combustion engine does not burn the fuel to generate the rotational driving force. Therefore, the operation of the internal combustion engine may continue to be stopped even during operation of the vehicle.
蓄電装置が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータに要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力を以て発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実施して蓄電装置を充電し、または走行用モータジェネレータに供給する電力を増強する。 When the amount of electric charge currently stored in the power storage device is below a predetermined amount, or when the output driving force required for the traveling motor generator is maximum, the internal combustion engine is started and fuel is supplied to the cylinders. This is combusted, and the motor generator for power generation is driven by the rotational driving force output from the internal combustion engine to generate power to charge the power storage device or increase the electric power supplied to the motor generator for traveling.
シリーズ方式のハイブリッド車両にあって、発電用モータジェネレータは、停止した内燃機関を始動する準備として内燃機関をモータリング(または、クランキング)する役割を兼ねる。モータリング時には、蓄電装置から必要な電力の供給を受ける。 In a series-type hybrid vehicle, the motor generator for power generation also serves to motor (or crank) the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. At the time of motoring, necessary power is supplied from the power storage device.
内燃機関が燃料を燃焼させて自立的に回転できるようになるためには、内燃機関の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得した上で、各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、かつ適切なタイミングで燃料を着火燃焼させる必要がある。 In order for the internal combustion engine to burn the fuel and to be able to rotate independently, it is necessary to know the current stroke of each cylinder of the internal combustion engine or the position of the piston, and then to set the appropriate timing according to the stroke of each cylinder. It is necessary to inject the fuel with the fuel and to ignite and burn the fuel at an appropriate timing.
既存のシステムでは、内燃機関のクランクシャフトが所定角度(例えば、10°CA(クランク角度))回転する都度パルス信号を発するクランク角センサの出力信号と、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトが所定角度(カムシャフトの一回転を気筒数で割った角度。三気筒エンジンであれば、120°(240°CA))回転する都度パルス信号を発するカム角センサの出力信号とを用いて、気筒判別を行っている。気筒判別を完了するには、停止していた内燃機関のクランクシャフトが二回転程度回転する必要がある。その分だけ、内燃機関の始動に時間を要することになる。 In the existing system, an output signal of a crank angle sensor that issues a pulse signal each time the crankshaft of the internal combustion engine rotates by a predetermined angle (for example, 10° CA (crank angle)) and an intake camshaft or an exhaust camshaft by a predetermined angle ( An angle obtained by dividing one rotation of the camshaft by the number of cylinders. In the case of a three-cylinder engine, cylinder discrimination is performed using the output signal of the cam angle sensor that outputs a pulse signal every rotation of 120° (240° CA). ing. In order to complete the cylinder discrimination, the crankshaft of the stopped internal combustion engine needs to rotate about twice. Therefore, it takes time to start the internal combustion engine.
蓄電装置に蓄えている電荷が欠乏すると、内燃機関をモータリングして始動することが不可能となり、発電用モータジェネレータにより発電することも不可能となって、車両の走行を継続できなくなる。それ故、蓄電装置に内燃機関のモータリングに必要な量の電荷を常に確保しておくことが要求される。その分だけ、内燃機関を稼働させず走行用モータジェネレータのみにより車両を走行させる電気走行領域が縮小する。 When the electric charge stored in the power storage device is insufficient, it becomes impossible to motorize and start the internal combustion engine, and it becomes impossible to generate electric power by the motor generator for power generation, so that the vehicle cannot continue to run. Therefore, it is required that the power storage device always secures the amount of electric charge necessary for motoring the internal combustion engine. To that extent, the electric traveling area in which the vehicle is driven by only the traveling motor generator without operating the internal combustion engine is reduced.
このことは、特に、車両に搭載している走行用の蓄電装置が小容量のものである場合に問題として顕在化する。電気走行のために費やすことのできる電力量に制限があると、燃料を燃焼させて内燃機関を運転する機会が増大し、燃費性能及びエミッションの面での不利を招くこととなる。 This manifests itself as a problem especially when the traveling power storage device mounted on the vehicle has a small capacity. If the amount of electric power that can be consumed for electric traveling is limited, the chances of operating the internal combustion engine by burning fuel increases, which causes a disadvantage in terms of fuel efficiency and emissions.
本発明は、電動機及び内燃機関の二種の動力源を備えるハイブリッド車両にあって、電気走行用の主蓄電装置に蓄えた電荷の消費を抑制して電気走行領域をより拡大することを所期の目的としている。 The present invention is directed to a hybrid vehicle provided with two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, and is intended to further suppress the consumption of electric charge stored in a main power storage device for electric traveling and further expand the electric traveling region. Has the purpose of.
本発明では、駆動輪に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機と、走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる、または駆動輪に走行のための駆動力を供給できる内燃機関と、内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機と、発電機が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機及びモータリング用電動機に電力を供給できる主蓄電装置と、発電機が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機及びモータリング用電動機以外の電気負荷に電力を供給できる補助蓄電装置とを具備するハイブリッド車両を制御するものであって、停止した内燃機関を始動するにあたり、モータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するモータリングの初期のみ、主蓄電装置及び補助蓄電装置の両方からモータリング用電動機に電力を供給し、しかる後主蓄電装置からモータリング用電動機に電力を供給する状態へと移行するハイブリッド車両の制御装置を構成した。 In the present invention, the driving motor for driving can be supplied to the driving wheels and the generator for generating the electric power to be supplied to the driving motor, or the driving wheels can be driven. An internal combustion engine capable of supplying a driving force for driving the motor, a motoring motor capable of supplying a driving force for rotating the internal combustion engine to the internal combustion engine, and a traveling motor and a motoring for storing electric power generated by the generator. Controlling a hybrid vehicle having a main power storage device capable of supplying electric power to an electric motor and an auxiliary power storage device capable of storing electric power generated by a generator and supplying electric power to an electric load other than a traveling electric motor and a motoring electric motor That is, when starting the stopped internal combustion engine, only in the initial stage of the motoring in which the internal combustion engine is rotationally driven by the motor for motoring, power is supplied from both the main power storage device and the auxiliary power storage device to the motoring motor, After that, a control device for a hybrid vehicle that shifts to a state in which electric power is supplied from the main power storage device to the motor for motoring is configured.
本発明によれば、ハイブリッド車両にあって、電気走行用の主蓄電装置に蓄えた電荷の消費を抑制して電気走行領域をより拡大することができる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle, it is possible to suppress the consumption of electric charge stored in the main power storage device for electric travel and further expand the electric travel area.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態におけるハイブリッド車両の主要システムの概略構成を示している。このハイブリッド車両は、内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う発電用モータジェネレータ2と、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を蓄える蓄電装置3、7と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3、7から電力の供給を受けて車両の車軸ひいては駆動輪62を駆動する走行用モータジェネレータ4とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main system of a hybrid vehicle in this embodiment. This hybrid vehicle includes an internal combustion engine 1, a power generation motor generator 2 that is driven by the internal combustion engine 1 to generate power,
本実施形態のハイブリッド車両は、内燃機関1を発電にのみ使用するシリーズハイブリッド方式の電気自動車であり、車両の駆動輪62には専ら走行用モータジェネレータ4から走行のための駆動力を供給する。内燃機関1と駆動輪62との間は機械的に切り離されており、元来両者の間で回転駆動力の伝達がなされない。つまり、内燃機関1は、走行用モータジェネレータ4及び駆動輪62から完全に独立して回転することが可能である。従って、イグニッションスイッチ(パワースイッチ、またはイグニッションキー)がONに操作されている車両の運用中、換言すれば運転者がアクセルペダルを踏むことで車両が走行可能な状態にあっても、蓄電装置3、7が充分な電荷を蓄えている状況下では、燃料の燃焼を伴う内燃機関1の運転を実施しないことがある。
The hybrid vehicle of the present embodiment is a series hybrid electric vehicle that uses the internal combustion engine 1 only for power generation, and the
内燃機関1は、例えば複数の気筒を包有する4ストロークエンジンである。内燃機関1の回転軸であるクランクシャフトは、発電用モータジェネレータ2の回転軸と歯車機構を介して機械的に接続している。そして、内燃機関1が出力する回転駆動力を発電用モータジェネレータ2に入力することで、発電用モータジェネレータ2が発電する。発電した電力は、蓄電装置3、7に充電し、及び/または、走行用モータジェネレータ4に供給する。また、発電用モータジェネレータ2は、自らが回転駆動力を発生させて内燃機関1のクランクシャフトを回転駆動する電動機としても機能する。例えば、発電用モータジェネレータ2は、停止している内燃機関1を始動する準備としてのモータリング(クランキング)を実行する。
The internal combustion engine 1 is, for example, a 4-stroke engine including a plurality of cylinders. The crankshaft, which is the rotating shaft of the internal combustion engine 1, is mechanically connected to the rotating shaft of the motor generator 2 for power generation via a gear mechanism. Then, by inputting the rotational driving force output from the internal combustion engine 1 to the power-generating motor generator 2, the power-generating motor generator 2 generates power. The generated electric power charges the
走行用モータジェネレータ4は、車両の走行のための駆動力を発生させ、その駆動力を減速機61を介して駆動輪62に入力する。また、走行用モータジェネレータ4は、駆動輪62に連れ回されて回転することで発電し、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回収する。この回生制動により発電した電力は、蓄電装置3、7に充電する。
The traveling motor generator 4 generates a driving force for traveling the vehicle, and inputs the driving force to the
但し、既に蓄電装置3、7の容量一杯まで電荷が蓄えられており、それ以上の充電が困難であるならば、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を敢えて発電用モータジェネレータ2に供給し、発電用モータジェネレータ2を電動機として稼働させて内燃機関1を回転駆動する。これにより、車両の制動性能を維持しながら、余剰の電力を消尽する。また、このとき、内燃機関1の回転が保たれることから、内燃機関1の気筒への燃料供給を一時的に停止する燃料カットを実行することができる。
However, if the electric charge is already stored up to the full capacity of the
本実施形態にあって、車載の蓄電装置には、主蓄電装置3及び補助蓄電装置7の二種が存在している。主蓄電装置3は、走行用電動機たる走行用モータジェネレータ4、及びモータリング用電動機たる発電用モータジェネレータ2のそれぞれに必要な電力を供給する。主蓄電装置3は、車両の電気走行用であるが、ハイブリッド車両に搭載されるものとしては小型軽量で小容量のものである。主蓄電装置3は、例えばリチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等である。
In the present embodiment, there are two types of vehicle-mounted power storage devices: the main
これに対し、補助蓄電装置7は、走行用モータジェネレータ4及び発電用モータジェネレータ2以外の電気負荷8に必要な電力を供給する。電気負荷の具体例としては、照明灯であるヘッドランプ、テールランプ、フォグランプ、ルームランプ、ターンシグナルランプ(ターンランプ、ハザードランプ)や、エアコンディショナの送風用ブロワ、内燃機関1の冷却水を空冷するラジエータのファン、エアコンディショナの冷媒を空冷するコンデンサのファン(ラジエータファンを兼ねることがある)、シートヒータやリアガラスの曇りを取るデフォッガ等の電熱線ヒータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、電動パワーステアリング装置、火花点火式の内燃機関1の点火コイルを含む電気回路、内燃機関1の冷却水や潤滑油、トランスミッションの作動油、ブレーキ装置の作動油等が流通する液圧回路上のソレノイドバルブや電動ポンプ、さらにはECU(Electronic Control Unit)0等を挙げることができる。補助蓄電装置7は、車両の電気走行用ではなく、主蓄電装置3と比較してさらに小容量であり、主蓄電装置3よりも低い電圧、小さな電力を出力することしかできない。補助蓄電装置7は、例えば鉛バッテリ等である。
On the other hand, the auxiliary power storage device 7 supplies necessary electric power to the
発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2が発電する交流電力を直流電力に変換する。そして、その直流電力を蓄電装置3、7または駆動機インバータ41に入力する。並びに、発電機インバータ21は、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させる際に、蓄電装置3、7及び/または駆動機インバータ41から供給される直流電力を交流電力に変換した上で発電用モータジェネレータ2に入力する。
The
駆動機インバータ41は、蓄電装置3及び/または発電機インバータ21から供給される直流電力を交流電力に変換した上で走行用モータジェネレータ4に入力する。並びに、駆動機インバータ41は、車両の回生制動を行うときに走行用モータジェネレータ4が発電する交流電力を直流電力に変換した上で蓄電装置3、7または発電機インバータ21に入力する。
The
DC−DCコンバータ9は、発電機として作動する発電用モータジェネレータ2及び走行用モータジェネレータ4、または主蓄電装置3が出力する高圧の直流電力を低圧の直流電力に変換した上で、補助蓄電装置7に入力する。のみならず、このDC−DCコンバータ9は、補助蓄電装置7が出力する低圧の直流電力を高圧の直流電力に変換した上で、電動機として作動する発電用モータジェネレータ2または主蓄電装置3に入力することもできる、双方向のものである。
The DC-DC converter 9 converts the high-voltage DC power output from the power-generation motor-generator 2 and the traveling motor-generator 4 that operate as generators or the main
発電機インバータ21、駆動機インバータ41及び双方向DC−DCコンバータ9は、PCU(Power Control Unit)の一部をなす。
The
内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、走行用モータジェネレータ4、PCU及び蓄電装置3、7の制御を司る制御装置たるECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECU、即ち内燃機関1を制御するエンジンコントローラ、発電用モータジェネレータ2及び発電機インバータ21を制御する発電機コントローラ、主蓄電装置3、補助蓄電装置7及びDC−DCコンバータ9を制御するバッテリコントローラ、走行用モータジェネレータ4及び駆動機インバータ41を制御する駆動機コントローラ等が、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。
The ECU 0, which is a control device that controls the internal combustion engine 1, the power-generating motor generator 2, the traveling motor generator 4, the PCU, and the
ECU0は、センサを介してセンシングしている、運転者によるアクセルペダルの踏込量や、シフトポジション即ちシフトレバー若しくはセレクタレバーの位置またはスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3、7の蓄電量、発電用モータジェネレータ2の発電電力等に応じて、走行用モータジェネレータ4が出力する走行用の回転駆動力、走行用モータジェネレータ4が発電する回生電力、内燃機関1が出力する回転駆動力、発電用モータジェネレータ2が発電する電力、発電用モータジェネレータ2が出力するモータリング用の回転駆動力の大きさを増減制御する。
The ECU 0 detects the amount of depression of the accelerator pedal by the driver, the shift position, that is, the position of the shift lever or the selector lever, or the ON/OFF state of the switch, which is being sensed via the sensor, the current vehicle speed, the road surface gradient, and the electricity storage. The rotational driving force for traveling output by the traveling motor generator 4, the regenerative power generated by the traveling motor generator 4, the internal combustion engine 1 according to the amount of electricity stored in the
主蓄電装置3が現在充分な電荷を蓄えており、走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大でない場合、内燃機関1への燃料の供給を遮断して内燃機関1を運転しない。翻って、主蓄電装置3が現在蓄えている電荷の量が所定量を下回っている場合、または走行用モータジェネレータ4に要求される出力駆動力が極大である場合には、内燃機関1を始動し気筒に燃料を供給してこれを燃焼させ、内燃機関1の出力する回転駆動力を以て発電量モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して主蓄電装置3を充電し、または走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強する。とりわけ、主蓄電装置3単独で走行用モータジェネレータ4に供給できる電力の大きさに制限があると、運転者が強くアクセルペダルを踏み込んで車両の速やかなる加速を要求したときに、発電用モータジェネレータ2の発電電力を合わせて走行用モータジェネレータ4に供給しなければ、要求された加速度を達成するのに必要十分な駆動力を発生させて駆動輪62に入力することができない。
If the main
内燃機関1の気筒に燃料を供給して内燃機関1を運転しておらず、走行用モータジェネレータ4により駆動輪62を駆動して車両を走行させている最中に、内燃機関1を始動しようとするとき、発電用モータジェネレータ2が内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。内燃機関1の始動のためのモータリングは、内燃機関1が燃料を燃焼させて自立的に回転できるようになるまで続行する。より具体的には、センシングしている内燃機関1のクランクシャフトの回転速度が始動に必要な最低限度の値以上に高まり、かつモータリングの開始から内燃機関1のクランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した時点で、モータリングを終了する。内燃機関1の始動が完了し、内燃機関1のモータリングを終了して以降は、発電用モータジェネレータ2への電力供給を0まで低下させる。
Let's start the internal combustion engine 1 while the vehicle is traveling by driving the
クランクシャフトが所定回数以上または所定角度以上回転した、という条件は、内燃機関1の各気筒の現在の行程またはピストンの位置を知得する気筒判別が完了した、と置き換えてもよい。当然ながら、各気筒の行程に合わせて適切なタイミングで燃料を噴射し、また適切なタイミングで燃料を着火燃焼させるためには、各気筒の現在の行程を知る必要がある。気筒判別は、内燃機関1のクランクシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するクランク角センサと、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトが所定角度回転する都度パルス信号を発するカム角センサとを用いて行う。気筒判別の手法は周知であるので、ここではその説明を割愛する。 The condition that the crankshaft has rotated a predetermined number of times or more or a predetermined angle or more may be replaced with the fact that the cylinder determination for knowing the current stroke of each cylinder of the internal combustion engine 1 or the position of the piston is completed. As a matter of course, in order to inject the fuel at an appropriate timing according to the stroke of each cylinder and to ignite and burn the fuel at an appropriate timing, it is necessary to know the current stroke of each cylinder. Cylinder discrimination is performed using a crank angle sensor that outputs a pulse signal each time the crankshaft of the internal combustion engine 1 rotates a predetermined angle and a cam angle sensor that outputs a pulse signal each time the intake camshaft or the exhaust camshaft rotates a predetermined angle. .. Since the method of cylinder discrimination is well known, its explanation is omitted here.
クランク角センサ及びカム角センサの短所として、内燃機関1のクランクシャフト及びカムシャフトの回転速度が著しく低下すると、信号対雑音比の高い信号を出力できなくなる点が挙げられる。内燃機関1が回転を停止したときの各気筒の行程またはピストンの位置は、内燃機関1の始動を開始する時点では分からない。ECU0がクランク角信号及びカム角信号を参照して各気筒の行程を判別するためには、停止していた内燃機関1のクランクシャフトが二回転程度回転する必要がある。それもあって、停止した内燃機関1の始動を開始してから、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を走行用モータジェネレータ4に供給し始めるまでには、ある程度の時間を要する。 One of the disadvantages of the crank angle sensor and the cam angle sensor is that if the rotational speeds of the crankshaft and the camshaft of the internal combustion engine 1 are remarkably reduced, a signal with a high signal-to-noise ratio cannot be output. The stroke of each cylinder or the position of the piston when the internal combustion engine 1 stops rotating is unknown at the time of starting the internal combustion engine 1. In order for the ECU 0 to refer to the crank angle signal and the cam angle signal to determine the stroke of each cylinder, the crankshaft of the internal combustion engine 1 that has been stopped needs to rotate about two revolutions. Therefore, it takes some time from the start of the stopped internal combustion engine 1 to the start of supplying the electric power generated by the power generation motor generator 2 to the traveling motor generator 4.
主蓄電装置3に蓄えている電荷が欠乏すると、内燃機関1をモータリングして始動することが不可能となり、発電用モータジェネレータ2により発電することも不可能となって、車両の走行を継続できなくなる。それ故、主蓄電装置3は常に、内燃機関1のモータリングを可能とする量の電荷を蓄えておく必要がある。その分だけ、内燃機関1を稼働させず走行用モータジェネレータ4のみにより車両を走行させる電気走行領域が圧迫される。電気走行のために費やすことのできる電力量に制限があると、燃料を燃焼させて内燃機関1を運転する機会が増大し、燃費性能及びエミッションの面での不利を招く。
If the electric charge stored in the main
そこで、本実施形態では、停止した内燃機関1を始動するにあたり、発電用モータジェネレータ2により内燃機関1を回転駆動するモータリングの当初、主蓄電装置3だけでなく補助蓄電装置7からも発電用モータジェネレータ2に電力を供給することとして、モータリングによる主蓄電装置3に蓄えた電荷の消費量を削減する。さすれば、主蓄電装置3に常に確保しておくべき電力量が減少し、電気走行のために費やすことのできる電力量が増加して、電気走行領域をより拡大することが可能となる。
Therefore, in the present embodiment, when starting the stopped internal combustion engine 1, at the beginning of the motoring in which the internal combustion engine 1 is rotationally driven by the motor generator 2 for power generation, not only the main
図2に示すように、ECU0は、停止した内燃機関1を始動するべき条件が成立したとき(ステップS1)、DC−DCコンバータ9及びインバータ21、41を制御して補助蓄電装置7の側から発電用モータジェネレータ2及び主蓄電装置3の側に電力を融通できる状態とし、主蓄電装置3及び補助蓄電装置7の両方から発電用モータジェネレータ2に電力を供給して(ステップS2)内燃機関1のモータリングを開始する。そして、しかる後、DC−DCコンバータ9及びインバータ21、41を制御して補助蓄電装置7の側から発電用モータジェネレータ2及び主蓄電装置3の側への電力供給を遮断し、主蓄電装置3のみから(但し、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を含むことがある)発電モータジェネレータ2に電力を供給して(ステップS3、S4)内燃機関1のモータリングを遂行する状態へと移行する。
As shown in FIG. 2, when the condition for starting the stopped internal combustion engine 1 is satisfied (step S1), the ECU 0 controls the DC-DC converter 9 and the
停止していた内燃機関1のモータリングでは、内燃機関1及び発電用モータジェネレータ2の回転速度の遅い初期に、これを加速させるために多大な電力を必要とする。そのモータリングの開始初期に、主蓄電装置3とともに補助蓄電装置7から発電用モータジェネレータ2に電力供給を行うことで、主蓄電装置3に蓄えた電力量の減少を抑制するのである。
In the motoring of the internal combustion engine 1 that has been stopped, a large amount of electric power is required to accelerate the internal combustion engine 1 and the motor generator 2 for power generation in the early stage when the rotation speed is low. By supplying power from the auxiliary power storage device 7 to the power generation motor generator 2 together with the main
尤も、補助蓄電装置7に蓄えている電力量がより多く消費されることとなるので、補助蓄電装置7の出力電圧の低下、他の電気負荷8への電力供給の不安定化を招く懸念が生じる。よって、ステップS2にて、電気負荷8に悪影響が及ばないように、補助蓄電装置7から発電用モータジェネレータ2に向けて供給する電流または電力量を適切に設定する。
However, since the amount of electric power stored in the auxiliary power storage device 7 is consumed more, there is a concern that the output voltage of the auxiliary power storage device 7 may decrease and the power supply to other
加えて、補助蓄電装置7から発電用モータジェネレータ2に電力を供給する期間は極短いものとし、内燃機関1及び発電用モータジェネレータ2の回転速度がある程度以上上昇したならば速やかに主蓄電装置3のみから発電モータジェネレータ2に電力を供給する状態に遷移する。例えば、ステップS3にて、モータリングの開始から所定時間が経過した、内燃機関1または発電用モータジェネレータ2の回転速度が所定値まで上昇した、補助蓄電装置7から発電用モータジェネレータ2に向けて供給した電荷量または電力量が所定値に達した、等の何れかの条件が成立したことを以て、主蓄電装置3のみから発電用モータジェネレータ2に電力を供給する状態へと移行するものとする。
In addition, the period for supplying electric power from the auxiliary power storage device 7 to the power generation motor generator 2 is extremely short, and if the rotational speeds of the internal combustion engine 1 and the power generation motor generator 2 increase to some extent or more, the main
内燃機関1のモータリングのために補助蓄電装置7から発電用モータジェネレータ2に供給して消費した電力は、後に発電用モータジェネレータ2が発電した電力から補充して補助蓄電装置7に再充電する。 The electric power supplied from the auxiliary power storage device 7 to the power generating motor generator 2 for motoring the internal combustion engine 1 and consumed is replenished from the electric power generated by the power generating motor generator 2 to recharge the auxiliary power storage device 7. ..
本実施形態では、駆動輪62に走行のための駆動力を供給できる走行用電動機4と、走行用電動機4に供給するべき電力を発電する発電機2に発電のための駆動力を供給できる内燃機関1と、内燃機関1に当該内燃機関1を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機2と、発電機2が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機4及びモータリング用電動機2に電力を供給できる主蓄電装置3と、発電機2が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機4及びモータリング用電動機2以外の電気負荷8に電力を供給できる補助蓄電装置と7を具備するハイブリッド車両を制御するものであって、停止した内燃機関1を始動するにあたり、モータリング用電動機2により内燃機関1を回転駆動するモータリングの初期のみ、主蓄電装置3及び補助蓄電装置7の両方からモータリング用電動機2に電力を供給し、しかる後主蓄電装置3からモータリング用電動機2に電力を供給する状態へと移行するハイブリッド車両の制御装置0を構成した。
In the present embodiment, an internal combustion engine capable of supplying a driving force for power generation to a traveling electric motor 4 capable of supplying a driving force for traveling to the driving
本実施形態によれば、停止した内燃機関1の始動に際し、補助蓄電装置7が出力する電力を昇圧して電動機2に供給し、内燃機関1のモータリングに使用することができる。従って、走行用の主蓄電装置3に常に蓄えておかなければならない電力量を低減でき、その分だけ車両の走行に多くの電力量を費やすことが許されるようになる。電気走行領域をより拡大することで、燃料を燃焼させて内燃機関1を運転する機会が減少し、ハイブリッド車両の総体的な燃費性能の向上、及びエミッションの良化を実現できる。
According to the present embodiment, when starting the stopped internal combustion engine 1, the electric power output from the auxiliary power storage device 7 is boosted and supplied to the electric motor 2 and can be used for the motoring of the internal combustion engine 1. Therefore, it is possible to reduce the amount of electric power that must always be stored in the traveling main
加えて、主蓄電装置3及び補助蓄電装置7の双方から電動機2に電力を供給することで、主蓄電装置3のみから電動機2に電力を供給する場合と比較して、内燃機関1の始動当初における電動機2の出力がより増大し、内燃機関1及び電動機2の回転速度を可及的速やかに高効率なポイントまで引き上げることができ、始動に費やすエネルギの効率が改善することも期待できる。
In addition, by supplying electric power to the electric motor 2 from both the main
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、内燃機関1の始動当初に補助蓄電装置7から電動機2に電力供給を行うことに起因する、他の電気負荷8への悪影響を抑止する目的で、電気負荷8に電力を供給し得るバッファとなる小容量の蓄電装置を別途付設しても構わない。
The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, a buffer capable of supplying electric power to the
また、上記実施形態における車両はシリーズハイブリッド車両であり、内燃機関1が出力する駆動力を発電機2ではなく駆動輪62に入力することは想定していなかった。だが、内燃機関が出力する駆動力を車両の走行のために駆動輪に供給し得る態様のハイブリッド車両に、本発明を適用することも可能である。その場合には、内燃機関と駆動輪との間に、両者の間で駆動力を伝達可能な状態と、両者の間で駆動力を伝達せず内燃機関が駆動輪から独立して回転可能な状態とを切換可能な動力伝達機構(断接切換可能なクラッチや、遊星歯車を利用した伝達機構等)を介設しておく。そして、内燃機関を始動するときに動力伝達機構を後者の状態として内燃機関のモータリングを行い、内燃機関の始動が完了したならば動力伝達機構を前者の状態として内燃機関が出力する駆動力を駆動輪に供給できるようにする。
Further, the vehicle in the above-described embodiment is a series hybrid vehicle, and it is not assumed that the driving force output from the internal combustion engine 1 is input to the
その他、各部の具体的な構成や処理の内容は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each unit and the contents of processing can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、ハイブリッド車両の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of a hybrid vehicle.
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
2…発電機、モータリング用電動機(発電用モータジェネレータ)
4…走行用電動機(走行用モータジェネレータ)
3…主蓄電装置
62…駆動輪
7…補助蓄電装置
8…電気負荷
9…双方向DC−DCコンバータ
0... Control unit (ECU)
1... Internal combustion engine 2... Generator, motoring motor (motor generator for power generation)
4... Running electric motor (running motor generator)
3... Main
Claims (1)
走行用電動機に供給するべき電力を発電する発電機に発電のための駆動力を供給できる、または駆動輪に走行のための駆動力を供給できる内燃機関と、
内燃機関に当該内燃機関を回転させるための駆動力を供給できるモータリング用電動機と、
発電機が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機及びモータリング用電動機に電力を供給できる主蓄電装置と、
発電機が発電した電力を蓄えるとともに走行用電動機及びモータリング用電動機以外の電気負荷に電力を供給できる補助蓄電装置と
を具備するハイブリッド車両を制御するものであって、
停止した内燃機関を始動するにあたり、モータリング用電動機により内燃機関を回転駆動するモータリングの初期のみ、主蓄電装置及び補助蓄電装置の両方からモータリング用電動機に電力を供給し、しかる後主蓄電装置からモータリング用電動機に電力を供給する状態へと移行するハイブリッド車両の制御装置。 A traveling electric motor capable of supplying driving force to the driving wheels for traveling,
An internal combustion engine capable of supplying a driving force for power generation to a generator that generates electric power to be supplied to a traveling electric motor or capable of supplying driving power for driving to driving wheels,
A motoring electric motor capable of supplying a driving force for rotating the internal combustion engine to the internal combustion engine;
A main power storage device capable of storing electric power generated by a generator and supplying electric power to a traveling electric motor and a motoring electric motor,
A hybrid vehicle is provided which stores an electric power generated by a generator and includes an auxiliary power storage device capable of supplying electric power to an electric load other than a traveling electric motor and a motoring electric motor,
When starting the stopped internal combustion engine, electric power is supplied from both the main power storage device and the auxiliary power storage device to the motoring motor only in the initial stage of the motoring in which the internal combustion engine is rotationally driven by the motoring motor, and then the main power storage is performed. A control device for a hybrid vehicle that shifts to a state in which electric power is supplied from the device to the motor for motoring.
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