JP2022075287A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、モータの出力に応じた電力を発電機で発電しつつ、エンジンの回転数の変動を抑制できる、制御装置を提供する。【解決手段】ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間（Ｔ２－Ｔ３）において、駆動モータのトルクであるＭＧ２トルクが目標トルクに対して低減される。ＭＧ２トルクの低減に伴い、発電モータが駆動モータの出力であるＭＧ２出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力が調整される。そして、そのエンジンの出力調整においては、ハイブリッド車両の車体速に応じた目標値が設定されて、エンジンの回転数をその目標値に保持する制御が行われる。【選択図】図２

Description

本発明は、ハイブリッド車両（ＨＶ：Hybrid Vehicle）に用いられる制御装置に関する。

シリーズ方式のハイブリッド車両では、エンジンと、エンジンの動力で発電する発電モータ（発電機）と、走行のための駆動力を発生する駆動モータと、駆動モータに供給される電力を蓄える電池とが搭載されている。

駆動モータに要求される出力が電池の出力より小さいときには、電池からの電力で駆動モータが駆動されて、駆動モータから駆動輪に駆動力が伝達される。これにより、ハイブリッド車両がＥＶ（Electric Vehicle）走行する。一方、駆動モータに要求される出力が電池の出力を上回るときには、エンジンの動力で発電モータが発電を行う。そして、発電モータからの電力で駆動モータが駆動されて、駆動モータから駆動輪に駆動力が伝達される。これにより、ハイブリッド車両がＨＶ走行する。

特開２０１６－８８３８１号公報

ＨＶ走行中は、駆動モータの出力に対して良好な燃費率が達成される高効率点でエンジンが動作するように、エンジンの回転数およびトルクが制御される。

ＨＶ走行中の加速時に駆動輪のスリップ（タイヤスリップ）が発生すると、スリップを抑えるために、駆動モータのトルクが低減される（トラクションコントロール）。駆動モータのトルクが低減されると、駆動モータのトルクと回転数との乗算値であるモータ出力が低下するので、それに伴って、エンジンの回転数が変動し、ドライバに違和感を与える。

本発明の目的は、ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、モータの出力に応じた電力を発電機で発電しつつ、エンジンの回転数の変動を抑制できる、制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係る制御装置は、エンジンの動力を電力に変換する発電機および電力で駆動されるモータを搭載し、モータが発生する動力が駆動輪に伝達されて走行するハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段と、発電機からの電力でモータが駆動されるＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクを低減するモータトルク低減手段とを含み、エンジン出力調整手段は、モータトルク低減手段によりモータのトルクが低減されているときに、モータの出力の変動に対してエンジンの回転数の変動が緩慢になる制御を行う。

この構成によれば、ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクが低減される。これにより、駆動輪のスリップを抑制することができ、ハイブリッド車両の安定性を保つことができる。

駆動輪のスリップによるモータのトルクの低減に伴い、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力が調整される。そして、そのエンジンの出力調整においては、モータの出力の変動に対してエンジンの回転数の変動が緩慢になる制御が行われる。そのため、モータの出力に応じた電力を発電機で発電しつつ、エンジンの回転数の変動を抑制することができる。その結果、エンジンの回転数の変動による違和感をドライバに与えることを防止できる。

モータのトルクが低減されているときに、モータの出力の変動に応じてエンジンの回転数が変動する場合、駆動輪のグリップが復帰するまでに、エンジンの回転数が大きく低下したり、エンジンが停止したりする場合がある。駆動輪のタイヤのグリップが復帰すると、モータのトルクが加速要求に応じた目標トルクに戻されるが、エンジンの回転数が大きく低下またはエンジンが停止していると、エンジンの回転数がモータの目標出力に応じた回転数に上昇するのに時間がかかり、モータの出力に遅れが生じる。

エンジン出力調整手段は、モータトルク低減手段によるモータのトルクの低減に応じてエンジンのトルクを低下させる制御により、エンジンの回転数の変動を緩慢にすることが好ましい。

エンジンのトルクを低下させることにより、エンジンの回転数の低下が抑制される。そのため、駆動輪のグリップが復帰するまでに、エンジンの回転数が大きく低下したり、エンジンが停止したりすることを防止でき、駆動輪のタイヤのグリップが復帰したときに、エンジンの回転数をモータの目標出力に応じた回転数まで即座に上げることができ、モータの出力に遅れが生じることを抑制できる。

本発明の他の局面に係る制御装置は、エンジンの動力を電力に変換する発電機および電力で駆動されるモータを搭載し、モータが発生する動力が駆動輪に伝達されて走行するハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段と、発電機からの電力でモータが駆動されるＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクを低減するモータトルク低減手段とを含み、エンジン出力調整手段は、モータトルク低減手段によりモータのトルクが低減されているときに、ハイブリッド車両の車体速に応じた目標値を設定し、エンジンの回転数を目標値に保持する制御を行う。

この構成によれば、ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクが低減される。これにより、駆動輪のスリップを抑制することができ、ハイブリッド車両の安定性を保つことができる。

駆動輪のスリップによるモータのトルクの低減に伴い、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力が調整される。そして、そのエンジンの出力調整においては、ハイブリッド車両の車体速に応じた目標値が設定されて、エンジンの回転数をその目標値に保持する制御が行われる。そのため、モータの出力に応じた電力を発電機で発電しつつ、エンジンの回転数の変動を抑制することができる。その結果、エンジンの回転数の変動による違和感をドライバに与えることを防止できる。

また、エンジンの回転数が車体速に応じた目標値に保持されるので、駆動輪のグリップが復帰するまでに、エンジンの回転数が大きく低下したり、エンジンが停止したりすることがない。そのため、駆動輪のタイヤのグリップが復帰したときに、エンジンの回転数をモータの目標出力に応じた回転数まで即座に上げることができ、モータの出力に遅れが生じることを抑制できる。

本発明のさらに他の局面に係る制御装置は、エンジンの動力を電力に変換する発電機および電力で駆動されるモータを搭載し、モータが発生する動力が駆動輪に伝達されて走行するハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段と、発電機からの電力でモータが駆動されるＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクを低減するモータトルク低減手段とを含み、エンジン出力調整手段は、モータトルク低減手段によりモータのトルクが低減されているときに、エンジンの停止を禁止してもよい。

この構成によれば、ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合、そのスリップの発生から駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、モータのトルクが低減される。これにより、駆動輪のスリップを抑制することができ、ハイブリッド車両の安定性を保つことができる。

駆動輪のスリップによるモータのトルクの低減に伴い、発電機がモータの出力に応じた発電を行うよう、エンジンの出力が調整される。そして、そのエンジンの出力調整が行われている間、エンジンの停止が禁止されて、エンジンの稼動が継続される。これにより、エンジンの始動および停止が繰り返されることによる違和感をドライバに与えることを防止できる。

本発明によれば、ハイブリッド車両のＨＶ走行中に駆動輪のスリップが発生した場合に、モータの出力に応じた電力を発電機で発電しつつ、エンジンの回転数の変動を抑制することができ、エンジンの回転数の変動による違和感をドライバに与えることを防止できる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 ＭＧ２トルク、ＭＧ２回転数、ＭＧ２出力およびエンジン回転数の時間変化の一例を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ハイブリッド車両＞
図１は、ハイブリッド車両１の構成を示すブロック図である。

ハイブリッド車両１は、シリーズ方式のハイブリッドシステム２を搭載している。ハイブリッドシステム２には、エンジン１１、発電モータ（ＭＧ１）１２、駆動モータ（ＭＧ２）１３、バッテリ１４およびＰＣＵ（Power Control Unit：パワーコントロールユニット）１５が含まれる。

エンジン１１は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。

発電モータ１２は、たとえば、永久磁石同期モータからなる。発電モータ１２の回転軸は、エンジン１１のクランクシャフトとギヤ（図示せず）を介して機械的に連結されている。たとえば、エンジン１１のクランクシャフトにエンジン出力ギヤが相対回転不能に支持され、発電モータ１２の回転軸にモータギヤが相対回転不能に支持されて、エンジン出力ギヤとモータギヤとが噛合している。

駆動モータ１３は、たとえば、発電モータ１２よりも大型の永久磁石同期モータからなる。駆動モータ１３の回転軸は、ハイブリッド車両１の駆動系１６に連結されている。駆動系１６には、デファレンシャルギヤが含まれており、駆動モータ１３の動力は、デファレンシャルギヤに伝達され、デファレンシャルギヤから左右の前輪または後輪からなる駆動輪１７に分配されて伝達される。これにより、左右の駆動輪１７が回転し、ハイブリッド車両１が前進または後進する。

バッテリ１４は、複数の二次電池（たとえば、リチウムイオン電池）を組み合わせた組電池である。バッテリ１４は、たとえば、約２００～３５０Ｖ（ボルト）の直流電力を出力する。

ＰＣＵ１５は、発電モータ１２および駆動モータ１３の駆動を制御するためのユニットであり、第１インバータ２１、第２インバータ２２およびコンバータ２３を備えている。

エンジン１１の始動時には、バッテリ１４から出力される直流電力がコンバータ２３により昇圧されて、昇圧された直流電力が第１インバータ２１で交流電力に変換され、交流電力が発電モータ１２に供給される。これにより、発電モータ１２が力行運転されて、エンジン１１が発電モータ１２によりモータリングされる。モータリングによりエンジン１１のクランクシャフトの回転数が始動に必要な回転数まで上昇した状態で、エンジン１１の点火プラグがスパークされると、エンジン１１が始動する。

ハイブリッド車両１の走行時には、駆動モータ１３が力行運転されて、駆動モータ１３が動力を発生する。

駆動モータ１３に要求される出力がバッテリ１４の出力より小さいときには、ハイブリッド車両１がＥＶ走行する。すなわち、エンジン１１が停止されて、発電モータ１２による発電が行われず、バッテリ１４から駆動モータ１３に電力が供給されて、その電力で駆動モータ１３が駆動される。

一方、駆動モータ１３に要求される出力がバッテリ１４の出力を上回るときには、ハイブリッド車両１がＨＶ走行する。すなわち、エンジン１１が稼動状態にされて、発電モータ１２が発電運転されることにより、エンジン１１の動力が発電モータ１２で交流電力に変換される。そして、発電モータ１２からの交流電力が第１インバータ２１で直流電力に変換され、第１インバータ２１から出力される直流電力が第２インバータ２２で交流電力に変換されて、その交流電力が駆動モータ１３に供給されることにより、駆動モータ１３が駆動される。

また、バッテリ１４の残容量が所定以下に低下すると、駆動モータ１３の駆動／停止にかかわらず、エンジン１１が稼動している状態で、発電モータ１２が発電運転される。このとき、発電モータ１２からの交流電力が第１インバータ２１で直流電力に変換され、第１インバータ２１から出力される直流電力がコンバータ２３で降圧されて、降圧後の直流電力がバッテリ１４に供給されることにより、バッテリ１４が充電される。

また、ハイブリッド車両１には、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラユニット）を備えており、マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。各ＥＣＵには、制御に必要な各種センサが接続されており、その接続されたセンサの検出信号が入力される。また、各ＥＣＵには、各種センサから入力される検出信号以外に制御に必要な情報が他のＥＣＵから入力される。

図１には、複数のＥＣＵのうち、ハイブリッドシステム２を制御するＥＣＵ３１が示されている。

＜トラクションコントロール＞
図２は、ＭＧ２トルク、ＭＧ２回転数、ＭＧ２出力およびエンジン回転数の時間変化の一例を示す図である。

ハイブリッド車両１では、ＨＶ走行中は、発電モータ１２が駆動モータ１３の出力に応じた発電を行い、かつ、駆動モータ１３の出力に対して良好な燃費率が達成される高効率点でエンジン１１が動作するように、ＥＣＵ３１により、エンジン１１の回転数およびトルクが制御される。

ＨＶ走行中の加速時に駆動輪１７のスリップが発生すると（時刻Ｔ１）、そのスリップを抑制するために、トラクションコントロールが作動し、駆動モータ１３のトルクであるＭＧ２トルクが駆動モータ１３の目標トルクに対して低減される（時刻Ｔ２）。

駆動モータ１３の目標トルクは、ＥＣＵ３１により、アクセル開度に応じて設定される。アクセル開度は、アクセルペダルの最大操作量に対するドライバ（運転者）による操作量の割合である。たとえば、ＥＣＵ３１には、アクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力するアクセルセンサが接続されており、アクセル開度は、ＥＣＵ３１によって、アクセルセンサの検出信号から算出される。

駆動輪１７がスリップすると、駆動輪１７と機械的に接続された駆動モータ１３の回転数であるＭＧ２回転数が上昇し、そのＭＧ２回転数とハイブリッド車両１の車体速に応じたＭＧ２回転数とに乖離が生じる。したがって、実際のＭＧ２回転数と車体速から推定されるＭＧ２回転数とに一定以上の乖離が生じた場合、駆動輪１７のスリップが発生したと判断することができる。

その後、実際のＭＧ２回転数と車体速から推定されるＭＧ２回転数との乖離がほぼなくなり、ＥＣＵ３１により、駆動輪１７のグリップが復帰したと判断されると、トラクションコントロールの作動が終了されて、ＭＧ２トルクの低減が解除される（時刻Ｔ３）。ＭＧ２トルクの低減の解除後、ＭＧ２トルクがアクセル開度に応じた目標トルクまで速やかに上げられる。これにより、ＭＧ２出力が即座に上昇し、ハイブリッド車両１がアクセル開度に応じた加速度で加速する。

駆動輪１７のスリップ中、つまりトラクションコントロールの作動中においても、発電モータ１２により駆動モータ１３の出力に応じた発電が行われるよう、エンジン１１の出力が調整される。このスリップ中におけるエンジン１１の出力調整では、エンジン１１のトルクが制御されて、エンジン１１の回転数（エンジン回転数）がハイブリッド車両１の車体速に応じた目標値に保持される。

＜作用効果＞
以上のように、ハイブリッド車両１のＨＶ走行中の加速時に駆動輪１７のスリップが発生した場合（時刻Ｔ１）、そのスリップの発生から駆動輪１７のグリップが復帰するまでの期間Ｔ２－Ｔ３において、駆動モータ１３のトルクであるＭＧ２トルクが目標トルクに対して低減される。これにより、駆動輪１７のスリップを抑制することができ、ハイブリッド車両１の安定性を保つことができる。

駆動輪１７のスリップによるＭＧ２トルクの低減に伴い、発電モータ１２が駆動モータ１３の出力であるＭＧ２出力に応じた発電を行うよう、エンジン１１の出力が調整される。そして、そのエンジン１１の出力調整においては、ハイブリッド車両１の車体速に応じた目標値が設定されて、エンジン１１の回転数をその目標値に保持する制御が行われる。そのため、ＭＧ２出力に応じた電力を発電モータ１２で発電しつつ、エンジン１１の回転数の変動を抑制することができる。その結果、エンジン１１の回転数の変動による違和感をドライバに与えることを防止できる。

図２に二点鎖線で示されるように、ＭＧ２トルクが低減されているときに、ＭＧ２出力の変動に応じてエンジン１１の回転数が変動する場合、駆動輪１７のグリップが復帰するまでに、エンジン１１の回転数が大きく低下したり、エンジン１１が停止したりする場合がある。駆動輪１７のタイヤのグリップが復帰すると、ＭＧ２トルクがアクセル開度に応じた目標トルクに戻されるが、このとき、エンジン１１の回転数が大きく低下またはエンジン１１が停止していると、エンジン１１の回転数が駆動モータ１３の目標出力に応じた回転数まで上昇するのに時間がかかり、図２に二点鎖線で示されるように、ＭＧ２出力が目標出力に追従できず、ＭＧ２出力に目標出力に対する遅れが生じる。

ＭＧ２トルクの低減中、エンジン１１の回転数が車体速に応じた目標値に保持される制御では、駆動輪１７のグリップが復帰するまでに、エンジン１１の回転数が大きく低下したり、エンジン１１が停止したりすることがない。そのため、駆動輪１７のタイヤのグリップが復帰したときに、エンジン１１の回転数を駆動モータ１３の目標出力に応じた回転数まで即座に上げることができ、ＭＧ２出力に遅れが生じることを抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、駆動輪１７のスリップ抑制のためのＭＧ２トルクの低減中、エンジン１１の回転数がハイブリッド車両１の車体速に応じた目標値に保持されるとしたが、その目標値は、車体速に応じた値に限らず、車体速と関係なく設定された一定値であってもよい。また、エンジン１１の回転数が目標値に保持されることにより固定されるのではなく、エンジン１１の回転数の下限値が設定されて、エンジン１１の回転数がその下限値を下回らない範囲で、エンジン１１の出力が駆動モータ１３の出力であるＭＧ２出力に応じて調整されるように、エンジン１１のトルクが制御されてもよい。

すなわち、駆動モータ１３のトルクであるＭＧ２トルクの低減に応じてエンジン１１のトルクを低下させる制御により、エンジン１１の回転数の変動を緩慢にすることができればよく、エンジン１１の回転数を一定に固定することにより、エンジン１１の回転数の変動が緩慢にされてもよいし、エンジン１１の回転数が下限値を下回らない範囲でエンジン１１のトルクおよび回転数を調整することにより、エンジン１１の回転数の変動が緩慢にされてもよい。

エンジン１１の回転数を一定に固定する制御およびエンジン１１の回転数の下限値が設定される制御では、エンジン１１の停止が実質的に禁止されるので、エンジン１１の始動および停止が繰り返されることによる違和感をドライバに与えることを防止できるという効果も奏する。

また、前述の実施形態では、ＨＶ走行中の加速時に駆動輪１７のスリップが発生した場合に、駆動モータ１３のトルクであるＭＧ２トルクが目標トルクに対して低減される例を取り上げたが、ＨＶ走行中のアクセル開度が一定の定常走行時にも、たとえば、路面μの低い路面に駆動輪１７が差し掛かったときなどに、駆動輪１７のスリップが発生する場合があるので、かかる場合にも、ＭＧ２トルクが目標トルクに対して低減されて、前述した制御が行われてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：ハイブリッド車両
１１：エンジン
１２：発電モータ（発電機）
１３：駆動モータ（モータ）
１７：駆動輪
３１：ＥＣＵ（制御装置、エンジン出力調整手段、モータトルク低減手段）

Claims (3)

1. エンジンの動力を電力に変換する発電機および電力で駆動されるモータを搭載し、前記モータが発生する動力が駆動輪に伝達されて走行するハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、
   前記発電機が前記モータの出力に応じた発電を行うよう、前記エンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段と、
   前記発電機からの電力で前記モータが駆動されるＨＶ走行中に前記駆動輪のスリップが発生した場合に、そのスリップの発生から前記駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、前記モータのトルクを低減するモータトルク低減手段と、を含み、
   前記エンジン出力調整手段は、前記モータトルク低減手段により前記モータのトルクが低減されているときに、前記モータの出力の変動に対して前記エンジンの回転数の変動が緩慢になる制御を行う、制御装置。
2. 前記エンジン出力調整手段は、前記モータトルク低減手段による前記モータのトルクの低減に応じて前記エンジンのトルクを低下させる制御により、前記エンジンの回転数の変動を緩慢にする、請求項１に記載の制御装置。
3. エンジンの動力を電力に変換する発電機および電力で駆動されるモータを搭載し、前記モータが発生する動力が駆動輪に伝達されて走行するハイブリッド車両に用いられる制御装置であって、
   前記発電機が前記モータの出力に応じた発電を行うよう、前記エンジンの出力を調整するエンジン出力調整手段と、
   前記発電機からの電力で前記モータが駆動されるＨＶ走行中に前記駆動輪のスリップが発生した場合に、そのスリップの発生から前記駆動輪のグリップが復帰するまでの期間内において、前記モータのトルクを低減するモータトルク低減手段と、を含み、
   前記エンジン出力調整手段は、前記モータトルク低減手段により前記モータのトルクが低減されているときに、前記ハイブリッド車両の車体速に応じた目標値を設定し、前記エンジンの回転数を前記目標値に保持する制御を行う、制御装置。

Images