JP2022049731A - Hybrid drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関と電動モータとを有するハイブリッド駆動装置に関する。 The present invention relates to a hybrid drive device including an internal combustion engine and an electric motor.
従来、運転者によるアクセル操作が無くても、制御部が走行中に自動的に車速を調整する自動車速モード(例えばクルーズコントロールモード)を備えた電動車両がある。特許文献1には、自動車速モードの走行中に走行用バッテリの充放電バランスを維持する制御について記載されている。
Conventionally, there is an electric vehicle provided with a vehicle speed mode (for example, a cruise control mode) in which a control unit automatically adjusts a vehicle speed while traveling without an accelerator operation by a driver.
自動車速モードにおいては、要求トルクが激しく変化するような走行状態になることが少ない。したがって、燃費又は電費を向上する高効率な走行を期待できる。しかしながら、従来の自動車速モードの走行システムでは、効率の点で改善の余地がある。 In the vehicle speed mode, it is unlikely that the required torque will change drastically. Therefore, highly efficient driving can be expected to improve fuel efficiency or electricity cost. However, there is room for improvement in terms of efficiency in the conventional vehicle speed mode driving system.
本発明は、自動的に車速が調整される自動車速モードにおいて走行の高効率化を図りやすいハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a hybrid drive device that can easily improve driving efficiency in a vehicle speed mode in which a vehicle speed is automatically adjusted.
請求項1記載の発明は、
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から1つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる1つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる1つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から1つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された1つの組み合わせに切り替えていくことを特徴とするハイブリッド駆動装置である。
The invention according to
An internal combustion engine that operates in any engine operating range defined by two parameters, rotational speed and torque,
An electric motor that operates in any motor operating range defined by two parameters, rotational speed and torque, and
A traveling battery that stores the electric power supplied to the electric motor,
A transmission capable of transmitting the total power transmitted from the internal combustion engine and the electric motor to the drive wheels by changing the gear ratio.
A control unit that controls the rotation speed of the internal combustion engine, the rotation speed of the electric motor, and the gear ratio of the transmission.
Equipped with
The control unit
One or more specific engine operating areas are set from the arbitrary engine operating areas, and the specific engine operating areas are set.
A plurality of specific motor operating regions including one or a plurality of motor operating regions included in a positive torque region and one or a plurality of motor operating regions included in a negative torque region from the arbitrary motor operating regions. And set
In the vehicle speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, one combination is selected from a plurality of combinations of the specific engine operating region and the specific motor operating region based on the remaining charge of the traveling battery. It is a hybrid drive device characterized in that the operating area of an internal combustion engine and the operating area of the electric motor are switched to one selected combination.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記1つ又は複数の特定エンジン動作領域には、前記内燃機関の効率が、前記内燃機関の最大効率の75%以上の領域が含まれ、
前記複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の75%以上の領域が含まれることを特徴とする。
The invention according to
The one or more specific engine operating regions include a region in which the efficiency of the internal combustion engine is 75% or more of the maximum efficiency of the internal combustion engine.
The plurality of specific motor operating regions are characterized in that the efficiency of the electric motor includes a region of 75% or more of the maximum efficiency of the electric motor.
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、車速を自動で調整する自動車速モードの際、目標車速と車速との差、並びに、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せを選択することを特徴とする。
The invention according to
In the vehicle speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, the control unit has the specific engine operating region and the specific motor operating region based on the difference between the target vehicle speed and the vehicle speed and the remaining charge of the traveling battery. It is characterized by selecting a combination of.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の上昇抑止と車速の下降要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とする。
The invention according to
In the vehicle speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, the control unit causes the suppression of the increase in the remaining charge and the request for the decrease in the vehicle speed, which cannot be realized by switching the combination of the specific engine operating region and the specific motor operating region. In that case, the driving mode is switched to another mode.
請求項5記載の発明は、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の組合せの切り替えにより実現できない前記充電残量の低下の抑止と車速の上昇要求とが生じた場合に、走行モードを別のモードに切り替えることを特徴とする。
The invention according to
In the vehicle speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, the control unit suppresses a decrease in the remaining charge and a request for an increase in the vehicle speed, which cannot be realized by switching the combination of the specific engine operating region and the specific motor operating region. When it occurs, it is characterized by switching the traveling mode to another mode.
本発明によれば、制御部は、1つの又は複数の特定エンジン動作領域と、正のトルク領域及び負のトルク領域を含む複数の特定モータ動作領域とを設定し、自動車速モードの際に、上記の特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせの中から、車速と走行用バッテリの充電残量とに応じて、1つの組み合わせを選択し、内燃機関及び電動モータの動作領域を選択された特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域とに切替えていく。したがって、自動車速モードの走行中、内燃機関は特定エンジン動作領域で動作し、電動モータは特定モータ動作領域で動作することとなり、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域とを効率の良いところに設定することで、高効率な走行を実現できる。 According to the present invention, the control unit sets one or a plurality of specific engine operating regions and a plurality of specific motor operating regions including a positive torque region and a negative torque region, and in the vehicle speed mode, the control unit sets one or a plurality of specific engine operating regions. From the plurality of combinations of the specific engine operating area and the specific motor operating area described above, one combination is selected according to the vehicle speed and the remaining charge of the traveling battery, and the operating areas of the internal combustion engine and the electric motor are selected. It switches between the selected specific engine operating area and the specific motor operating area. Therefore, while traveling in the vehicle speed mode, the internal combustion engine operates in the specific engine operating region, the electric motor operates in the specific motor operating region, and the specific engine operating region and the specific motor operating region are set in efficient places. By doing so, highly efficient driving can be realized.
さらに、本発明によれば、複数の特定モータ動作領域には、正のトルク領域に含まれるモータ動作領域と負のトルク領域に含まれるモータ動作領域とが含まれ、制御部は、走行用バッテリの充電残量に応じて、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との組み合わせを選択する。よって、走行用バッテリの充電残量が長い期間過不足が生じないような切替えが可能となり、高効率な走行を実現する自動車速モードを長く継続することができる。したがって、電動車両の燃費又は電費をより向上できる。 Further, according to the present invention, the plurality of specific motor operating regions include a motor operating region included in a positive torque region and a motor operating region included in a negative torque region, and the control unit is a traveling battery. The combination of the specific engine operating area and the specific motor operating area is selected according to the remaining charge. Therefore, it is possible to switch so that the remaining charge of the traveling battery does not become excessive or insufficient for a long period of time, and the vehicle speed mode that realizes highly efficient traveling can be continued for a long time. Therefore, the fuel consumption or the electricity cost of the electric vehicle can be further improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態の電動車両及びハイブリッド駆動装置を示すブロック図である。本実施形態の電動車両1は、HEV(Hybrid Electric Vehicle)であり、駆動輪2と、駆動輪2に動力を出力するエンジン3及び走行モータ5と、エンジン3を駆動するための補機4と、走行モータ5を駆動するインバータ6と、走行モータ5に供給される電力を蓄積する走行用バッテリ7と、エンジン3及び走行モータ5の動力を変速して駆動輪2へ伝達する変速機8と、車速を検出する車速センサ11と、周囲の車両を検出するカメラ、レーダー又はソナーなどの周囲センサ12と、走行の制御を行う走行制御部31とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an electric vehicle and a hybrid drive device according to an embodiment of the present invention. The
エンジン3は内燃機関であり、走行モータ5は電動モータである。走行モータ5は力行運転と回生運転とが可能であり、回生運転時には動力を電力に変換し、インバータ6を介して走行用バッテリ7を充電する。走行用バッテリ7のSOC(State of Charge:充電残量)の情報は走行制御部31へ送られる。変速機8は、変速比を制御により変更できる無段階変速機である。走行制御部31は、本発明に係る制御部の一例に相当する。
The
電動車両1は、さらに、運転者から運転操作を受ける運転操作部21と、運転者から走行モードの切替え操作を受けるモード切替スイッチ22と、運転者により自動車速モードの目標速度を入力可能な目標車速設定操作部23とを備える。運転操作部21には、アクセル操作部、ブレーキ操作部及び操舵ハンドルが含まれる。
The
上記の構成のうち、エンジン3、補機4、走行モータ5、インバータ6、走行用バッテリ7、変速機8、車速センサ11、周囲センサ12、モード切替スイッチ22、目標車速設定操作部23及び走行制御部31が、本実施形態のハイブリッド駆動装置1Aに相当する。
Among the above configurations, the
走行制御部31は、1つのECU(Electronic Control Unit)又は互いに連携して動作する複数のECUを含み、補機4、インバータ6及び変速機8を制御する。車速センサ11が検出した車速値と、周囲センサ12が検出した周囲の車両の検出情報とは、走行制御部31へ入力される。
The
通常の走行モードの際、アクセル操作部及びブレーキ操作部の操作量の信号を含んだ運転操作信号は走行制御部31へ送られる。走行制御部31は、上記の操作量に応じた加速トルク又は減速トルクが生じるように補機4及びインバータ6を動作させる。このような走行制御部31の制御によって運転操作に応じた走行が実現される。
In the normal travel mode, the operation operation signal including the operation amount signals of the accelerator operation unit and the brake operation unit is sent to the
電動車両1で選択可能な走行モードには、通常の走行モードに加え、自動的に車速が調整される自動車速モードが含まれる。自動車速モードでは、走行制御部31に目標車速が設定され、運転者がアクセル操作部及びブレーキ操作部を操作することなく、車速が目標車速に調整される。目標車速は、目標車速設定操作部23を介して運転者が設定する場合と、前走車に追従するように走行制御部31が設定する場合と、これらの設定が複合される場合とがある。走行制御部31は、周囲センサ12の情報から前走車の速度を推測できる。また、目標車速は、空いている高速道路の走行の際などに、例えば60km/hから100km/hなどと、幅を持って設定されることもある。
The traveling mode that can be selected in the
<エンジン及び走行モータの動作特性>
図2(A)は、エンジンの特性グラフを示す。この特性グラフにおいて、実線は効率値を表わす特性線であり、一点鎖線はパワーを示す特性線である。エンジン3は、トルクと回転速度との2つのパラメータによって定められる任意の動作領域(当該特性グラフ上の任意な領域)で動作する。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度がゼロである停止の領域も含まれるものとする。エンジン3は、補機4の状態(スロットル開度、燃料噴射量、点火タイミング等)と、エンジン3に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。エンジン3の負荷には、駆動輪2から作用される負荷と、走行モータ5から作用される負荷とが含まれる。走行モータ5が回生運転されるとき走行モータ5から作用される負荷は正値となり、走行モータ5が力行運転されるときには走行モータ5から作用される負荷は負値となる。よって、エンジン3の負荷は、走行モータ5の運転状態と、変速機8の変速比を制御することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部31は、エンジン3を所定の動作領域で駆動させることができる。
<Operating characteristics of engine and traction motor>
FIG. 2A shows an engine characteristic graph. In this characteristic graph, the solid line is the characteristic line showing the efficiency value, and the alternate long and short dash line is the characteristic line showing the power. The
エンジン3の動作領域には、効率(熱効率)が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図2(A)の特性グラフでは、実線の特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域P1が効率が最も高い動作領域である。
The operating region of the
図2(B)は、走行モータの特性グラフである。この特性グラフにおいて特性線は効率値を表わす。走行モータ5は、トルクと回転速度との2つのパラメータによって定められる任意の動作領域(当該特性グラフ上の任意な領域)で動作する。正トルクの領域は力行運転の領域であり、負トルクの領域は回生運転の領域である。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度が任意の停止の領域が含まれるものとする。走行モータ5は、インバータ6の動作と走行モータ5に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。走行モータ5に作用する負荷は、変速機8の変速比の変更と、エンジン3の出力トルクを変更することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部31は、走行モータ5を所定の動作領域で駆動させることができる。
FIG. 2B is a characteristic graph of the traveling motor. In this characteristic graph, the characteristic line represents the efficiency value. The traveling
走行モータ5の動作領域には、効率(エネルギー効率)が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図2(B)の特性グラフでは、特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域P11、P12が効率が最も高い動作領域である。領域P13はモータトルクがゼロの動作領域であり、インバータ6のゼロトルク動作により実現される。
The operating region of the traveling
<自動車速モード>
本実施形態において自動車速モードは、燃費又は電費をより低減できるエコモードと(以下、「エコ自動車速モード」とも呼ぶ)、エコモードの処理を行わない通常モード(以下、「通常自動車速モード」とも呼ぶ)とを含む。エコ自動車速モードにおいて、走行制御部31は、エンジン3の動作領域及び走行モータ5の動作領域を、予め設定された特定エンジン動作領域、並びに、予め定められた特定モータ動作領域になるように制限して、エンジン3及び走行モータ5を駆動する。エコ自動車速モードが、本発明に係る自動車速モードの一例に相当する。
<Vehicle speed mode>
In the present embodiment, the vehicle speed mode is an eco-mode that can further reduce fuel consumption or electricity cost (hereinafter, also referred to as "eco-vehicle speed mode") and a normal mode in which eco-mode processing is not performed (hereinafter, "normal vehicle speed mode"). Also called) and. In the eco-vehicle speed mode, the
予め設定された特定エンジン動作領域には、効率が最も高い1つの動作領域P1(図2(A))が含まれる。当該特定エンジン動作領域P1は、例えばトルクが100[Nm]で回転速度が所定値の領域である。なお、特定エンジン動作領域の設定パターンは、上記の例に限らない。例えば効率が高い領域(例えば最高効率の75%以上の領域)で、トルク又は回転速度が異なる複数の動作領域が、特定エンジン動作領域として設定されてもよい。また、特定エンジン動作領域には、トルクゼロで回転速度ゼロの停止の領域が含まれてもよい。複数の特定エンジン動作領域が設定される場合、複数の特定エンジン動作領域は互いに離散した領域であってよい。 The preset specific engine operating region includes one operating region P1 (FIG. 2A) having the highest efficiency. The specific engine operating region P1 is, for example, a region where the torque is 100 [Nm] and the rotation speed is a predetermined value. The setting pattern of the specific engine operating area is not limited to the above example. For example, in a region with high efficiency (for example, a region of 75% or more of the maximum efficiency), a plurality of operating regions having different torques or rotational speeds may be set as specific engine operating regions. Further, the specific engine operating region may include a stop region where the torque is zero and the rotation speed is zero. When a plurality of specific engine operating regions are set, the plurality of specific engine operating regions may be regions discrete from each other.
特定モータ動作領域には、図2(B)に示すように、正トルクの領域で効率が最も高い動作領域P11と、負トルクの領域で効率が最も高い動作領域P12と、トルクゼロで回転速度が任意の動作領域P13とが含まれる。一方の特定モータ動作領域P11は、例えばトルクが30[Nm]で回転速度が所定値の領域である。もう一方の特定モータ動作領域P12は、例えばトルクが-30[Nm]で回転速度が所定値の領域である。なお、特定モータ動作領域の設定パターンは、上記の例に限られない。例えば効率が高い領域(例えば最高効率の75%以上の領域)で、トルク又は回転速度が異なるより多くの動作領域が、特定モータ動作領域として設定されてもよい。複数の特定モータ動作領域は、互いに離散した動作領域である。 As shown in FIG. 2B, the specific motor operating region has an operating region P11 having the highest efficiency in the positive torque region, an operating region P12 having the highest efficiency in the negative torque region, and a rotation speed at zero torque. An arbitrary operating area P13 is included. On the other hand, the specific motor operating region P11 is, for example, a region where the torque is 30 [Nm] and the rotation speed is a predetermined value. The other specific motor operating region P12 is, for example, a region where the torque is −30 [Nm] and the rotation speed is a predetermined value. The setting pattern of the specific motor operating region is not limited to the above example. For example, in a region of high efficiency (for example, a region of 75% or more of the maximum efficiency), more operating regions having different torques or rotational speeds may be set as specific motor operating regions. The plurality of specific motor operating regions are operating regions that are discrete from each other.
エコ自動車速モードの際、走行制御部31は、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせのうち、何れかの組み合わせを選択する。上記の例では、次の組合せ表に示すように、第1組合せから第3組合せが存在し、走行制御部31は、第1組合せ~第3組合せの中から、1つの組み合わせを選択する。
1つの組合せか選択されたら、走行制御部31は、選択された組み合わせの動作領域でエンジン3及び走行モータ5を駆動する。さらに、走行制御部31は、走行用バッテリ7のSOCと車速とに応じて、選択する組合せを切り替えることで、走行用バッテリ7のSOCに過不足が生じないようにSOCのバランスを図りつつ、車速の調整を行う。
Once one combination is selected, the
<第1の車速調整処理>
図3は、エコ自動車速モードの際に走行制御部により実行される第1の車速調整処理を示すフローチャートである。第1の車速調整処理は、例えば空いている高速道路の走行時など、幅広の目標車速が設定される場合に実行される。
<First vehicle speed adjustment process>
FIG. 3 is a flowchart showing a first vehicle speed adjustment process executed by the traveling control unit in the eco-vehicle speed mode. The first vehicle speed adjustment process is executed when a wide target vehicle speed is set, for example, when traveling on an empty highway.
幅広の目標車速の設定でエコ自動車速モードへ走行モードが切り替えられると、走行制御部31は、第1の車速調整処理を開始する。第1の車速調整処理が開始されると、まず、走行制御部31は、目標車速の最高値及び最低値の読み込みと、エンジン3と走行モータ5の動作領域の初期の選択とを含む初期化処理を行う(ステップS1)。初期化処理において初期に選択される動作領域は、例えば走行用バッテリ7のSOCが50%以上の場合には放電が行われる第2組合せの動作領域とされ、SOCが50%未満の場合には充電が行われる第3組合せの動作領域とされる。
When the travel mode is switched to the eco-vehicle speed mode by setting a wide target vehicle speed, the
初期化処理を行ったら、走行制御部31は、走行用バッテリ7のSOCが上閾値を越えたか(ステップS2)、あるいは、下閾値を下回ったか(ステップS3)、現在の車速が目標車速の最高値を越えたか(ステップS4)、あるいは、最低値を下回ったか(ステップS5)、目標車速の更新が有るか(ステップS6)の判別処理を行う。SOCの上閾値はSOCの上限値よりも低い値が設定され、SOCの下閾値はSOCの下限地よりも高い値が設定される。
After performing the initialization process, the
そして、ステップS2でSOCが上閾値を越えたと判別されたら、走行制御部31は、エンジン3と走行モータ5の動作領域を放電が行われる第2組合せの動作領域に切り替える(ステップS8)。また、ステップS3でSOCが下閾値を下回ったと判別されたら、走行制御部31は、エンジン3と走行モータ5の動作領域を充電が行われる第3組合せの動作領域に切り替える(ステップS9)。このような制御により、SOCは下閾値と上閾値との間に維持することができる。
Then, when it is determined in step S2 that the SOC exceeds the upper threshold value, the
また、ステップS2からS6の判別の結果が全てNOである場合、あるいは、ステップS8、S9で動作領域の選択の切り替えがあった場合には、走行制御部31は、現在選択されている動作領域でエンジン3と走行モータ5が動作するように補機4とインバータ6とを制御する(ステップS7)。そして、走行制御部31は、処理をステップS2からの判別処理に戻す。
Further, when the discrimination results of steps S2 to S6 are all NO, or when the selection of the operation area is switched in steps S8 and S9, the traveling
一方、ステップS4で車速が目標車速の最高値を越えたと判別されるか、ステップS5で車速が目標車速の最低値を下回ったと判別されるか、あるいは、ステップS6で目標車速の更新があると判別されたら、走行制御部31は、走行モードを通常自動車速モードに切り替えて(ステップS10)、第1の車速調整処理を終了する。目標車速は、目標車速設定操作部23を運転者が操作して変更することができる。また、走行制御部31は、周囲センサ12の検出情報に基づき、前走車がある場合に、目標車速を前走車に追従するように更新する。
On the other hand, if it is determined in step S4 that the vehicle speed has exceeded the maximum value of the target vehicle speed, in step S5 it is determined that the vehicle speed has fallen below the minimum value of the target vehicle speed, or if the target vehicle speed is updated in step S6. Once determined, the
上記の第1の車速調整処理により、エコ自動車速モードの走行中、走行用バッテリ7のSOCに応じてエンジン3及び走行モータ5の動作領域が、放電される第2組合せの動作領域と充電される第3組合せの動作領域とに切り替えられるので、SOCを上閾値と下閾値との間で維持しつつつ、高効率な走行を実現できる。目標車速が、例えば60km/hから100km/hなどと幅広な場合には、ステップS8、S9でSOCに基づく動作領域の切り替えが行われても、長い期間、目標車速の範囲内で走行を継続できる。そして、前走車が現れるなどして目標車速が狭まった場合、あるいは、目標車速の最高値又は最低値に達した場合には、走行モードがエコ自動車速モードから他のモードに切り替えられることで、電動車両1はそれらの状況に対応して走行を継続することができる。
By the first vehicle speed adjustment process described above, the operating regions of the
<第2の車速調整処理>
図4及び図5は、エコ自動車速モードで走行制御部により実行される第2の車速調整処理を示すフローチャートである。第2の車速調整処理は、エコ自動車速モードにおいて1点又は狭い幅で目標車速が設定されている場合に実行される。
<Second vehicle speed adjustment process>
4 and 5 are flowcharts showing a second vehicle speed adjustment process executed by the traveling control unit in the eco-vehicle speed mode. The second vehicle speed adjustment process is executed when the target vehicle speed is set at one point or in a narrow width in the eco-vehicle speed mode.
第2の車速調整処理では、SOCの調整のためにSOCの上閾値、下閾値、高SOC帯及び低SOC帯が、予め導入される。SOCの上閾値にはSOCの上限値よりも低い値が設定され、SOCの下閾値にはSOCの下限値よりも高い値が設定される。高SOC帯とは上閾値からヒステリシス分低い値から高い方の領域を意味し、一例を挙げれば、SOCの上閾値が80%、高SOC帯が75%~100%である。低SOC帯とは下閾値からヒステリシス分高い値から低い方の領域を意味し、一例を挙げれば、SOCの下閾値が20%、低SOC帯が0%~25%などである。 In the second vehicle speed adjustment process, an upper threshold value, a lower threshold value, a high SOC band, and a low SOC band of the SOC are introduced in advance for adjusting the SOC. The upper threshold value of the SOC is set to a value lower than the upper limit value of the SOC, and the lower threshold value of the SOC is set to a value higher than the lower limit value of the SOC. The high SOC band means a region from a value lower to a higher value by hysteresis from the upper threshold value, and for example, the upper threshold value of SOC is 80% and the high SOC band is 75% to 100%. The low SOC band means a region from a value higher to a lower value by hysteresis from the lower threshold value, and for example, the lower threshold value of SOC is 20%, the low SOC band is 0% to 25%, and the like.
エコ自動車速モードに移行して第2の車速調整処理が開始されると、まず、走行制御部31は、目標車速に許容誤差を加算した上車速閾値と下車速閾値との設定、並びに、エンジン3及び走行モータ5の初期の動作領域として第1組合せを選択するなどの初期化処理を行う(ステップS21)。
When the second vehicle speed adjustment process is started after shifting to the eco-vehicle speed mode, the
初期化処理を行ったら、走行制御部31は、走行用バッテリ7のSOCが上閾値を越えたか(ステップS22)、あるいは、下閾値を下回ったか(ステップS23)、現在の車速が上車速閾値より高いか(ステップS24)、あるいは、下車速閾値より低いか(ステップS25)を判別する。ここで、閾値を超える又は閾値を下回るとは、値が閾値をまたいで閾値より高くなること、あるいは値が閾値をまたいで閾値より低くなることを意味する。すなわち、ステップS22の判別では、所定の制御サイクル前のSOCが上限値以下で、現サイクルのSOCが上限値より高い値である場合に、SOCが上限値を越えたと判別される。ステップS23の判別では、所定の制御サイクル前のSOCが下限値以上で、現サイクルのSOCが下限値より低い値で有る場合に、SOCが下限値を下回ったと判別される。
After performing the initialization process, the
さらに、走行制御部31は、ステップS24でYESと判別したら、走行用バッテリ7のSOCが上閾値を越えた後に高SOC帯に位置しているか(ステップS26)、さらに、車速が上車速閾値よりも高い方に所定幅以上乖離したか(ステップS27)を判別する。
Further, if the
また、走行制御部31は、ステップS25でYESと判別したら、走行用バッテリ7のSOCが下閾値を下回った後に低SOC帯に位置したままか(ステップS28)、あるいは、車速が下車速閾値よりも低い方に所定幅以上乖離したか(ステップS29)を判別する。
Further, if the
そして、走行制御部31は、上記の判別の結果に基づく分岐処理を実行する。すなわち、ステップS22でYESと判別したら、SOCが高い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第2組合せの動作領域を選択する(ステップS31)。また、ステップS23でYESと判別したら、SOCが低い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第3組合せの動作領域を選択する(ステップS32)。
Then, the traveling
また、ステップS24でYES、ステップS26でNOと判別したら、SOCが中庸で、車速が高い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第3組合せの動作領域を選択する(ステップS33)。また、ステップS25でYES、ステップS28でNOと判別したら、SOCが中庸で、車速が低い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第2組合せの動作領域を選択する(ステップS36)。
Further, if it is determined as YES in step S24 and NO in step S26, the SOC is moderate and the vehicle speed is high, so that the traveling
さらに、ステップS24でYES、ステップS26でYES、ステップS27でNOと判別したら、SOCが高く、車速が高い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第1組合せの動作領域を選択する(ステップS34)。また、ステップS25でYES、ステップS28でYES、ステップS29でNOと判別したら、SOCが低く、車速が低い状態なので、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域として第1組合せの動作領域を選択する(ステップS37)。 Further, if it is determined as YES in step S24, YES in step S26, and NO in step S27, the SOC is high and the vehicle speed is high. The operating area is selected (step S34). Further, if it is determined as YES in step S25, YES in step S28, and NO in step S29, the SOC is low and the vehicle speed is low. The operating area is selected (step S37).
さらに、ステップS24でYES、ステップS26でYES、ステップS27でYESと判別したら、SOCが高く、車速が早い状態で、車速が下がらない状況を意味するので、走行制御部31は、走行モードを通常の自動車速モード又は通常の走行モードに切り替えて(ステップS35)、第2車速調整処理を終了する。また、ステップS25でYES、ステップS28でYES、ステップS29でYESと判別したら、SOCが低く、車速が低い状態で、車速が上がらない状況を意味するので、走行制御部31は、走行モードを通常の自動車速モード又は通常の走行モードに切り替えて(ステップS38)、第2車速調整処理を終了する。
Further, if it is determined as YES in step S24, YES in step S26, and YES in step S27, it means that the SOC is high, the vehicle speed is high, and the vehicle speed does not decrease. The vehicle speed mode or the normal traveling mode is switched to (step S35), and the second vehicle speed adjustment process is completed. Further, if it is determined as YES in step S25, YES in step S28, and YES in step S29, it means that the SOC is low and the vehicle speed is low and the vehicle speed does not increase. Therefore, the
走行制御部31は、ステップS22~S25の判別の結果が全てNOである場合、あるいは、いずれの判別処理でYESと判別されてエンジン3及び走行モータ5の動作領域を切り替えると、現在選択されている動作領域でエンジン3及び走行モータ5が動作するように補機4及びインバータ6を制御する(ステップS41)。続いて、走行制御部31は、目標車速の更新が有るか判別処理を行い(ステップS42)、更新が有れば、更新された目標車速に合わせて上車速閾値と下車速閾値とを更新し(ステップS43)、処理をステップS22からの判別処理に戻す。目標車速は、目標車速設定操作部23を運転者が操作して変更することができる。また、走行制御部31は、周囲センサ12の検出情報に基づき、前走車が近づいてきた場合あるいは離れていく場合に、目標車速を前走車に追従するように更新する。
The
第2車速調整処理により、エコ自動車速モードの走行中、走行用バッテリ7のSOCと車速とに応じて、エンジン3及び走行モータ5の動作領域が、特定エンジン動作領域及び特定モータ動作領域の複数の組合せの中で切り替えられるので、SOCの過不足と車速の目標車速からの乖離とを抑制しつつ、高効率な走行を実現できる。続いて、その走行例について幾つか例示する。
Due to the second vehicle speed adjustment process, the operating regions of the
<エコ自動車速モードの走行例1>
図6は、エコ自動車速モードの走行例1を説明するタイムチャートである動作の説明中、対応する第2車速調整処理(図4及び図5)のステップ番号を併記する。走行例1は、車速が上車速閾値より高くなったときのエンジン3及び走行モータ5の動作領域の切り替えと、走行用バッテリ7のSOCが上閾値を越えたときのエンジン3及び走行モータ5の動作領域の切り替えとが繰り返されて、SOCの維持と車速の調整とが実現される例である。
<Eco-vehicle speed mode driving example 1>
FIG. 6 also shows the step numbers of the corresponding second vehicle speed adjustment processes (FIGS. 4 and 5) in the explanation of the operation which is the time chart for explaining the traveling example 1 in the eco-vehicle speed mode. In the traveling example 1, the operating areas of the
例えば、当初、第2組合せの動作領域が選択されており、タイミングt1で、SOCが上閾値と下閾値との間にあり、車速が上車速閾値を越えると、エンジン3及び走行モータ5の動作領域が第3の組合せの動作領域に切り替えられる(ステップS24、S26、S33)。この切替えにより、出力トルクが下がりかつ充電が行われるので、その後、車速は低下し、SOCは上昇する。そして、その後のタイミングt2で、車速が上車速閾値と下車速閾値との間にあるときにSOCが上閾値を超えることで、エンジン3及び走行モータ5の動作領域が第2組合せの動作領域に切り替えられる(ステップS22、S31)。そして、このような動作及び処理が繰り返されて、走行が継続される。
For example, when the operation region of the second combination is initially selected, the SOC is between the upper threshold value and the lower threshold value at the timing t1, and the vehicle speed exceeds the upper vehicle speed threshold value, the operation of the
なお、走行例の図示は省略するが、車速が下車速閾値より低くなったときのエンジン3及び走行モータ5の動作領域の切り替えと、走行用バッテリ7のSOCが下閾値を下回ったときのエンジン3及び走行モータ5の動作領域の切り替えとが繰り返される場合にも、図6の走行例と類似の態様で、SOCの維持と車速の調整とが継続される走行を実現できる。
Although not shown in the driving example, the operation areas of the
<エコ自動車速モードの走行例2>
図7は、エコ自動車速モードの走行例2を説明するタイムチャートである。動作の説明中、対応する第2車速調整処理(図4及び図5)のステップ番号を併記する。走行例2は、エコ自動車速モードの走行中に、車速が目標車速に対して高く、かつ、SOCも高くなったときの例を示す。
<Driving example 2 in eco-vehicle speed mode>
FIG. 7 is a time chart illustrating driving example 2 in the eco-vehicle speed mode. In the explanation of the operation, the step numbers of the corresponding second vehicle speed adjustment processes (FIGS. 4 and 5) are also described. The driving example 2 shows an example when the vehicle speed is higher than the target vehicle speed and the SOC is also higher while driving in the eco-vehicle speed mode.
或るタイミングt11において、SOCが上閾値を越えてエンジン3及び走行モータ5の動作領域が第2組合せの動作領域に切り替えられた際(ステップS22、S31)、既に車速が上車速閾値に近いと、その後、車速が上車速閾値より高くなったときに、未だ、SOCが高SOC帯に位置する状況が生じる(タイミングt12)。このような状況は、前走車の速度に追従するなどして目標車速が変わったときに生じえる。そして、このような状況では、SOCを上げずに車速を落とす必要があるため、出力トルクがやや低く、充放電がほぼゼロとなる第1組合せの動作領域に切り替えられる(ステップS24、S26、S27、S34)。
At a certain timing t11, when the SOC exceeds the upper threshold value and the operating regions of the
ここで、第1組合せの動作領域に切り替えられることで、期間T11の実線で示すように、車速が下降していく場合がある。この場合、その後、SOCが高く、車速が低い状態となって、走行例1で示したように、SOCの維持と車速の調整とを継続できる。 Here, by switching to the operation region of the first combination, the vehicle speed may decrease as shown by the solid line of the period T11. In this case, after that, the SOC becomes high and the vehicle speed becomes low, and the maintenance of the SOC and the adjustment of the vehicle speed can be continued as shown in the traveling example 1.
一方、期間T11の破線で示すように、第1組合せの動作領域に切り替えられた後、走行路面の勾配又は目標車速によっては、車速が下降せずに上昇していく場合がある。このようような場合、SOCの維持と車速の調整との両立が困難であるので、走行モードがエコ自動車速モードから通常の自動車速モード又は通常の走行モードへ切り替えられる(タイミングt13、ステップS24、S26、S27、S35)。そして、走行モードが切り替わることで、その後、SOCを過大にすることなく車速を下降させることができる。 On the other hand, as shown by the broken line of the period T11, after switching to the operation region of the first combination, the vehicle speed may increase without decreasing depending on the slope of the traveling road surface or the target vehicle speed. In such a case, it is difficult to maintain the SOC and adjust the vehicle speed at the same time, so that the driving mode is switched from the eco-vehicle speed mode to the normal vehicle speed mode or the normal driving mode (timing t13, step S24, S26, S27, S35). Then, by switching the traveling mode, the vehicle speed can be lowered without increasing the SOC.
なお、走行例の図示を省略するが、車速が目標車速に対して低く、かつ、SOCも低くなったときにも、第2の車速調整処理により、図7の走行例と類似の態様で、SOCの維持と車速の調整とが困難な状況に対処することができる。 Although the illustration of the driving example is omitted, even when the vehicle speed is lower than the target vehicle speed and the SOC is also lower, the second vehicle speed adjustment process is performed in a manner similar to the driving example of FIG. It is possible to deal with situations where it is difficult to maintain the SOC and adjust the vehicle speed.
以上のように、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、エコ自動車速モードにおいて、走行制御部31は、予め設定された1つの特定エンジン動作領域と、正トルク領域と負トルク領域とを含む3つの特定モータ動作領域との複数の組み合わせ(第1組合せ~第3組合せ)の中からいずれかの組み合わせを選択し、選択された組合せの動作領域でエンジン3と走行モータ5とを駆動する。したがって、エンジン3と走行モータ5とは、予め設定された特定エンジン動作領域、並びに、予め設定された特定モータ動作領域で動作することとなり、これらの動作領域を効率の高い領域に設定しておくことで、高効率な走行を実現できる。
As described above, according to the
さらに、走行制御部31は、エコ自動車速モードにおいて、走行用バッテリ7のSOCに基づいて、動作領域の組み合わせの選択を切り替える。したがって、SOCが過小又は過大になることを抑制するような、動作領域の切り替えが可能となり、エコ自動車速モードの継続時間を延ばすことができる。継続時間が長くなることで、電動車両1の燃費又は電費をより向上できる。
Further, the traveling
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、予め設定された特定エンジン動作領域には、エンジン3の効率が最も高い動作領域P1が含まれ、予め設定された特定モータ動作領域には、走行モータ5の効率が最も高い動作領域P11、P12が含まれる。このような動作領域が使用されることで、エコ自動車速モードにおける、より高効率な走行が実現される。なお、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域に、必ずしも最も高い効率の動作領域を含める必要はない。例えば、高い頻度で選択される動作領域に、最高効率の75%以上の効率を有する動作領域を含めておくことで、エコ自動車速モードにおける効率的な走行が実現される。
Further, according to the
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、エコ自動車速モードの第2の車速調整処理において、目標車速と車速との差と、走行用バッテリ7のSOCとに基づいて、動作領域の組合せの選択が切り替えられる。したがって、エコ自動車速モードにおいて、SOCの過不足を抑制しつつ、目標車速近傍に車速を維持するような走行が実現される。
Further, according to the
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、図7の破線に示したように、SOCが高SOC帯に位置し、かつ、車速が上車速閾値を超えたときに、第1組合せの動作領域が選択されるが、それでも車速が下がらない場合に、すなわち、SOCの上昇抑止と車速の下降要求との両立が図れない場合に、走行制御部31は、走行モードをエコ自動車速モードから別のモードへ切り替える。したがって、エコ自動車速モードが継続されてしまうことで、SOCが過大になったり、車速が目標車速から大幅に乖離したりすることを抑制できる。
Further, according to the
同様に、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、SOCが低SOC帯に位置し、かつ、車速が下車速閾値より低くなったときに、第1組合せの動作領域が選択されるが、それでも車速が上がらない場合、すなわち、SOCの低下の抑止と車速の上昇要求との両立が図れないときに、走行モードをエコ自動車速モードから別のモードへ切り替える。したがって、エコ自動車速モードが継続されてしまうことで、SOCが過小になったり、車速が目標車速から大幅に乖離したりすることを抑制できる。
Similarly, according to the
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、予め設定される特定エンジン動作領域の数及び領域の位置は、様々に変更可能である。また、予め設定される特定モータ動作領域の数及び領域の位置は、少なくとも1つの正トルク領域と負トルク領域とが含まれば、様々に変更可能である。また、上記実施形態では、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組合せの中から1つの組合せを選択する方法の一例を、図3の第1の車速調整処理及び図4及び図5の第2の車速調整処理において示したが、これらの方法は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態では、ハイブリッド駆動装置1Aが、通常自動車速モードとエコ自動車速モードとの2つの走行モードを有する例を示したが、自動的に車速を調整する走行モードとして、エコ自動車速モードのみを有していてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the number of preset specific engine operating regions and the position of the regions can be changed in various ways. Further, the number of predetermined motor operating regions and the positions of the regions can be variously changed as long as at least one positive torque region and negative torque region are included. Further, in the above embodiment, an example of a method of selecting one combination from a plurality of combinations of the specific engine operating region and the specific motor operating region is shown in the first vehicle speed adjustment process of FIG. 3 and FIGS. 4 and 5. Although shown in the second vehicle speed adjustment process of the above, these methods are merely examples and do not limit the present invention. Further, in the above embodiment, an example in which the
1 電動車両
2 駆動輪
3 エンジン
4 補機
5 走行モータ
6 インバータ
7 走行用バッテリ
8 変速機
11 車速センサ
12 周囲センサ
21 運転操作部
22 モード切替スイッチ
23 目標車速設定操作部
31 走行制御部
P1 特定エンジン動作領域
P11、P12、P13 特定モータ動作領域
1
Claims (5)
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記電動モータに供給される電力を蓄える走行用バッテリと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から1つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から正のトルク領域に含まれる1つ又は複数のモータ動作領域と負のトルク領域に含まれる1つ又は複数のモータ動作領域とを含んだ複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
車速を自動で調整する自動車速モードの際、前記走行用バッテリの充電残量に基づいて、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から1つの組み合わせを選択し、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を選択された1つの組み合わせに切り替えていくことを特徴とするハイブリッド駆動装置。 An internal combustion engine that operates in any engine operating range defined by two parameters, rotational speed and torque,
An electric motor that operates in any motor operating range defined by two parameters, rotational speed and torque, and
A traveling battery that stores the electric power supplied to the electric motor,
A transmission capable of transmitting the total power transmitted from the internal combustion engine and the electric motor to the drive wheels by changing the gear ratio.
A control unit that controls the rotation speed of the internal combustion engine, the rotation speed of the electric motor, and the gear ratio of the transmission.
Equipped with
The control unit
One or more specific engine operating areas are set from the arbitrary engine operating areas, and the specific engine operating areas are set.
A plurality of specific motor operating regions including one or a plurality of motor operating regions included in a positive torque region and one or a plurality of motor operating regions included in a negative torque region from the arbitrary motor operating regions. And set
In the vehicle speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, one combination is selected from a plurality of combinations of the specific engine operating region and the specific motor operating region based on the remaining charge of the traveling battery. A hybrid drive device characterized in that the operating area of an internal combustion engine and the operating area of the electric motor are switched to one selected combination.
前記複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の75%以上の領域が含まれることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド駆動装置。 The one or more specific engine operating regions include a region in which the efficiency of the internal combustion engine is 75% or more of the maximum efficiency of the internal combustion engine.
The hybrid drive device according to claim 1, wherein the plurality of specific motor operating regions include a region in which the efficiency of the electric motor is 75% or more of the maximum efficiency of the electric motor.
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