JP2022131154A - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、駆動力源としてエンジンと発電機能の有するモータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle having an engine and a motor having a power generation function as driving force sources.
特許文献1には、駆動力源としてエンジンおよび発電機能を有するモータを備えたハイブリッド車両の制御装置が記載されている。この特許文献1に記載された制御装置は、停車状態から最大駆動トルクで発進するいわゆるローンチ発進する際に、モータによる発電を行い、発進する際にエンジントルクに加えてモータで駆動トルクをアシストするように構成されている。より具体的には、ブレーキペダルが踏まれている状態で、アクセルペダルが踏み込まれたら、エンジンの駆動トルクをモータの発電トルク(負トルク)で相殺して、発電させる。そして、ブレーキ力が「0」になったら、モータによる発電を停止して、エンジンの駆動トルクとモータの駆動トルクとで車両を発進させるように構成されている。
なお、特許文献2には、ローンチ発進する際に、通常時よりも低温の冷却液を用いて、発進クラッチの温度を予め低下させることで、発進クラッチの焼き付きを抑制するとともに、加速性を担保するように構成されたクラッチの冷却装置が記載されている。
In addition, in
上述の特許文献1に記載された制御装置では、ローンチ発進する際に、エンジントルクに加えて、モータで発電させた電力を駆動トルクとして出力することで加速性を満たすように構成されている。しかしながら、ローンチ発進する際は、車両は停車状態から発進するため、モータやバッテリの冷却性能が低下していることがある。そのような状態で、モータおよびバッテリを連続的に制御すると、バッテリが満充電あるいは所定値まで充電される前に、それらモータやバッテリが高温になり、ひいてはモータによるトルクアシスト機能が低下する場合がある。そのような場合、バッテリやモータの出力が低下して、要求駆動力を発生させることができず、ひいては所望の加速性を得られないおそれがある。
The control device described in
この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、モータやバッテリの温度上昇を抑制しつつ、要求駆動力を発生させることが可能なハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived by paying attention to the above technical problems, and provides a control device for a hybrid vehicle capable of generating a required driving force while suppressing an increase in the temperature of a motor and a battery. It is intended for
上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源としてエンジンおよび発電機能を有するモータと、前記駆動力源の出力側に設けられた変速機と、前記駆動力源と前記変速機との間に設けられたクラッチと、前記モータに電気的に接続されたバッテリとを備え、前記クラッチを解放した状態で前記エンジンの回転数を増大させ、停車状態から車両を発進させる際に、前記クラッチを係合して駆動力を発生させるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、前記車両を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記停車状態で、前記エンジンのトルクによって前記モータを駆動することにより発電し、かつ前記バッテリの充電を行い、前記モータの温度と前記バッテリの温度との少なくとも一方の温度が予め定めた閾値に到達した場合に、前記発電を停止し、前記停車状態から前記車両を発進させる際に、前記エンジンおよび前記モータから駆動トルクを出力するように構成されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an engine as a driving force source and a motor having a power generation function, a transmission provided on the output side of the driving force source, and the driving force source and the transmission. and a battery electrically connected to the motor. A control device for a hybrid vehicle configured to generate driving force by engaging a clutch, comprising a controller for controlling the vehicle, wherein the controller drives the motor with the torque of the engine when the vehicle is stopped. When the temperature of at least one of the temperature of the motor and the temperature of the battery reaches a predetermined threshold value, the power generation is stopped and the vehicle is stopped. It is characterized in that when the vehicle is started, driving torque is output from the engine and the motor.
この発明のハイブリッド車両の制御装置によれば、いわゆるローンチ発進する場合に、エンジンおよびモータから最大トルクを出力して車両Veを発進させるように構成されている。具体的には、停車時に、クラッチを解放した状態で、エンジンでモータを駆動して発電させるとともに、バッテリを充電し、モータやバッテリの温度が閾値に達したら、発電を停止する。この状態では、バッテリのSOCが増大しているので、エンジンに加えてモータから駆動トルク(アシストトルク)を出力して発進する。これにより、発進時に、運転者の要求する駆動力を発生させることができ、その結果、所望の加速度で車両を発進させることができる。また、上述のように、モータやバッテリの温度が閾値に達したら、発電を停止するように構成されている。そのため、バッテリやモータの温度(コイル温度)が過度に上昇することを抑制でき、その結果、モータやバッテリの出力が低下することを抑制できる。つまり、それらバッテリやモータの部品保護を図りつつ、最大パワーを発生させて車両を発進させることができ、その結果、所望の加速性を得ることができる。 According to the hybrid vehicle control apparatus of the present invention, in the case of so-called launch start, the vehicle Ve is started by outputting maximum torque from the engine and the motor. Specifically, when the vehicle is stopped, with the clutch released, the engine drives the motor to generate power, charges the battery, and stops power generation when the temperature of the motor and battery reaches a threshold value. In this state, since the SOC of the battery is increasing, the vehicle is started by outputting drive torque (assist torque) from the motor in addition to the engine. As a result, the driving force requested by the driver can be generated at the time of starting, and as a result, the vehicle can be started with desired acceleration. Moreover, as described above, the power generation is stopped when the temperature of the motor or the battery reaches the threshold value. Therefore, it is possible to prevent the temperature (coil temperature) of the battery and the motor from rising excessively, and as a result, it is possible to prevent the output of the motor and the battery from decreasing. That is, it is possible to generate maximum power and start the vehicle while protecting the battery and motor components, and as a result, desired acceleration can be obtained.
この発明の実施形態を、図を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、この発明を具体化した場合の一例に過ぎず、この発明を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiment shown below is merely an example when the present invention is embodied, and does not limit the present invention.
図1に、この発明の実施形態で制御対象にするハイブリッド車両の一例を模式的に示してある。ここに示す例は、エンジン1の動力を後輪2に伝達するいわゆるFR(フロントエンジン・リヤドライブ)車をベースとしたハイブリッド車両の例である。図1に示すハイブリッド車両(以下、車両と記す)Veは、動力源として、前述のエンジン(ENG)1、ならびに、後輪2にトルクを伝達可能なモータ(MG)3を備えている。また、車両Veは、他の主要な構成要素として、バッテリ(BATT)4、自動変速機(TM)5、クラッチ6、ならびに、ECU(電子制御装置)7を備えている。なお、対象とする車両Veは、図1に示す車両に限られず、FF(フロントエンジン・フロントドライブ)車、MR(ミッドエンジン・リヤドライブ)車、あるいは、RR(リヤエンジン・リヤドライブ)車であってもよい。
FIG. 1 schematically shows an example of a hybrid vehicle to be controlled in an embodiment of the invention. The example shown here is an example of a hybrid vehicle based on a so-called FR (front engine/rear drive) vehicle that transmits the power of the
エンジン1は、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関であり、出力の調整、ならびに、始動および停止などの作動状態が電気的に制御されるように構成されている。ガソリンエンジンであれば、スロットルバルブの開度、燃料の供給量または噴射量、点火の実行および停止、ならびに、点火時期などが電気的に制御される。ディーゼルエンジンであれば、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、あるいは、EGR[Exhaust Gas Recirculation]システムにおけるスロットルバルブの開度などが電気的に制御される。
The
モータ3は、エンジン1の出力側に配置されている。モータ3は、少なくとも、エンジン1が出力するエンジントルクを受けて駆動されることにより電気を発生する発電機としての機能を有している。この発明の実施形態における車両Veでは、モータ3は、電力が供給されることにより駆動されてモータトルクを出力する電動機としての機能も有している。すなわち、モータ3は、発電機能を有するモータ(いわゆる、モータ・ジェネレータ)であり、例えば、永久磁石式の同期モータ、あるいは、誘導モータなどによって構成されている。モータ3には、インバータ(図示せず)を介して、バッテリ4が接続されている。したがって、モータ3を発電機として駆動し、その際に発生する電気をバッテリ4に蓄えることができる。また、バッテリ4に蓄えられている電気をモータ3に供給し、モータ3を電動機として駆動してモータトルクを出力することもできる。
The
バッテリ4は、上記のモータ3で発生した電気を蓄える蓄電装置であり、モータ3に対して、電力の授受が可能なように接続されている。したがって、上記のようにモータ3で発生した電気をバッテリ4に蓄えることができる。また、バッテリ4に蓄えた電気をモータ3に供給し、モータ3を駆動することができる。なお、蓄電装置としては、図1に示すようなバッテリに限らず、例えば、キャパシタ(コンデンサ)であってもよい。
The
自動変速機5は、図1に示すようにエンジン1と同一の軸線上に配置され、かつモータ3の出力側に配置されており、エンジン1およびモータ3と後輪2との間であって、かつデファレンシャル装置8を介してトルクを伝達する変速機構である。自動変速機5は、要は、入力回転数の出力回転数に対する比率を適宜に変更できる機構であって、複数の変速比をステップ的に設定することができる。図1に示す例では、係合機構(図示せず)を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成された有段自動変速機によって構成されている。
The
また、図1に示すように、上記の自動変速機5と上述のエンジン1およびモータ3との間には、選択的にトルクの伝達および遮断を行うクラッチ6が設けられている。このクラッチ6は、従来知られているように、例えば油圧によって係合および解放させられる摩擦式の係合機構であり、そのトルク容量(伝達トルク容量)を連続的に変化させることができるように構成されている。具体的には、クラッチ6は、エンジン1およびモータ3側の回転部材に連結された摩擦板、ならびに、後輪2側の回転部材に連結された摩擦板を有している(共に図示せず)。なお、クラッチ6は、例えば、複数の摩擦板を交互に配置した多板クラッチによって構成することもできる。そして、このクラッチ6を解放することにより、エンジン1およびモータ3が車両Veの駆動系統から切り離される。また、そのクラッチ6を係合することにより、エンジン1およびモータ3が車両Veの駆動系統に連結される。つまり、図1に示す例では、エンジン1およびモータ3と後輪2との間で、選択的に動力の伝達および遮断を行うように構成されている。なお、図1に示す例では、前輪9は、操舵輪となっている。
As shown in FIG. 1, a
ECU7は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、図1に示す例では、主に、自動変速機5、エンジン1、モータ3、バッテリ4、および、クラッチ6などを制御する。そのECU7は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置であり、各種センサから検出または算出されたデータが入力される。その入力されるデータは、例えば、ローンチコントロールスイッチ10のオン・オフの信号、アクセル開度、ブレーキ信号、車速、車輪速、エンジン回転数、モータ回転数、エンジントルク、モータトルク、ならびに、クラッチ6のトルク容量などである。また、ECU7は、入力された各種データおよび予め記憶させられているデータや計算式等を使用して演算を行い、その演算結果を制御指令信号として出力し、エンジン1、モータ3、バッテリ4、自動変速機5、クラッチ6などをそれぞれ制御するように構成されている。
The ECU 7 corresponds to the "controller" in the embodiment of the invention, and mainly controls the
このように構成された車両Veは、上述のように、いわゆるローンチ発進をする際には、要求駆動力ならびに要求加速度が大きくなるので、エンジン1およびモータ3からトルクを出力する。具体的には、停車状態で、ローンチコントロールスイッチ10(あるいはスポーツモードなどの操作スイッチ)がオンされ、アクセルペダルが踏み込まれたら、クラッチ6を解放した状態でエンジン回転数およびエンジントルクを増大させる。また、その際にバッテリ4を充電するために、エンジントルクでモータ3を駆動して発電させる。これにより、エンジントルクおよびモータトルクで大きな駆動力および加速度を発生させることになる。一方、このローンチ発進をする過渡期において(特にモータ3により発電ならびにバッテリ4を充電している際に)、バッテリ4やモータ3の冷却性能が低下している場合には、発電中ならびに充電中に、モータ3の温度やバッテリ4の温度が過度に上昇し、それぞれの出力が低下することがある。その場合には、車両Veの発進時に要求される加速度や駆動力を発生させることができないことがある。そこで、この発明の実施形態では、ローンチ発進時にモータ3やバッテリ4の過度の温度上昇を抑制するように構成されている。
As described above, the vehicle Ve configured in this way outputs torque from the
図2は、その制御の一例を示すタイムチャートであって、停車状態でローンチコントロールスイッチ10がオンされて発進する場合の例を示してある。なお、太い実線が、この発明の実施形態における制御を実行した場合の例を示し、細い実線が、この制御を実行しない場合の例(従来例)を示している。
FIG. 2 is a time chart showing an example of the control, showing an example in which the
具体的には、先ず、ローンチコントロールスイッチ10(あるいはスポーツモードなどの操作スイッチ)がオンされると、クラッチ6を解放した状態、かつ所定のアクセル開度でアクセル操作されると、エンジン回転数およびエンジントルクが増大し始める(t1時点)。また、そのエンジントルクによってモータ3が駆動されることによりモータ3が発電機として機能し、発電された電力は、バッテリ4に充電される。したがって、このt1時点において、併せてバッテリ4のSOCが増大し始める。さらに、モータ3が駆動されること、および、バッテリ4の充電が開始されることで、モータ3のコイルの温度が上昇、ならびに、バッテリ4の温度が上昇する。
Specifically, first, when the launch control switch 10 (or an operation switch such as a sports mode) is turned on, the
ついで、増大したバッテリ4の温度が閾値(BATT閾値1)に達する、あるいは、モータ3のコイルの温度が閾値(MG閾値1)に達する(t2時点)。したがって、このt2時点でモータ3やバッテリ4の温度上昇を抑制させるために、発電トルクを低下させる。また、それに伴って、バッテリ4のSOCの増大率が小さくなる。なお、バッテリ4の温度およびモータ3のコイルの温度のそれぞれの閾値は、発進時(すなわち加速時)にモータ3から最大パワーを出力する場合に、それらバッテリ4およびモータ3のコイル温度が上昇することを見込んで、それより低めに設定されている。
Next, the increased temperature of the
ついで、バッテリ4のSOCが閾値(SOC閾値)に達すると、車両Veを発進させる(t3時点)。つまり、エンジン1およびモータ3から最大パワーを出力することが可能な状態となり、したがって、このt3時点で、クラッチ6を係合しつつ、アクセル開度を最大まで増大させる。これにより、エンジントルク、および、エンジン回転数が更に増大する。そして、モータ3によるアシストトルク(駆動トルク)も増大する。
Next, when the SOC of the
ついで、モータ3から駆動トルクを出力することにより、バッテリ4のSOCは低下し始める。つまり、モータ3に電力が供給されてSOCが低下する。また、モータ3から駆動トルクを出力することで、バッテリ4の温度が閾値(BATT閾値2)まで上昇、ならびにモータ3のコイル温度が閾値(MG閾値2)まで上昇する(t4時点)。なお、このバッテリ4の温度およびモータ3のコイルの温度のそれぞれの閾値は、モータ3の出力を最大限に出力可能な温度、言い換えれば、モータ3の出力が低下しない温度である。そして、t4時点以降は、それらバッテリ4の温度およびモータ3のコイルの温度が閾値に達したので、モータ3の駆動トルクを低下させる。モータ3やバッテリ4の部品保護を図るためである。
Then, by outputting drive torque from the
つぎに、この発明の実施形態における作用について説明する。上述のように、この発明の実施形態では、ローンチ発進する場合に、エンジンおよびモータから最大トルクを出力して車両Veを発進させるように構成されている。具体的には、停車時に、クラッチ6を解放した状態で、エンジン1でモータ3を駆動して発電させるとともに、バッテリ4を充電し、モータ3やバッテリ4の温度が閾値に達したら、発電を停止する。この状態では、バッテリ4のSOCが増大しているので、エンジン1に加えてモータ3から駆動トルク(アシストトルク)を出力して発進する。これにより、図2の従来例で示すように、バッテリのSOCが増大せずに、モータからの駆動トルクが小さいなどの不都合が生じることを回避もしくは抑制できる。つまり、この発明の実施形態では、発進時に、運転者の要求する駆動力を発生させることができ、その結果、所望の加速度により車両を発進させることができる。
Next, the operation of the embodiment of the invention will be described. As described above, the embodiment of the present invention is configured to output the maximum torque from the engine and the motor to start the vehicle Ve when launching. Specifically, when the vehicle is stopped, with the clutch 6 released, the
また、この発明の実施形態では、上述のように、モータ3やバッテリ4の温度が閾値に達したら、発電を停止するように構成されている。そのため、バッテリ4やモータ3の温度(コイル温度)が過度に上昇することを抑制でき、その結果、モータ3やバッテリ4の出力が低下することを抑制できる。つまり、それらバッテリ4やモータ3の部品保護を図りつつ、最大パワーを発生させて車両Veを発進させることができ、ひいては所望の加速性を得ることができる。
Further, in the embodiment of the present invention, as described above, power generation is stopped when the temperature of the
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上述した例に限定されないのであって、この発明の目的を達成する範囲で適宜変更してもよい。上述した実施形態では、対象とする車両Veとしてエンジン1と一つのモータ3とを有する車両を例として説明したものの、車両Veが有するモータは、一つに限られず複数設けられていてもよい。図3に、そのハイブリッド車両の一例を模式的に示してある。ここに示す例は、モータ11が前輪12に対して動力伝達可能に連結されている。すなわち、図3に示す例は、エンジン1およびモータ3の動力を後輪2に伝達し、モータ11の動力を前輪12に伝達する、四輪駆動車(4WDあるいはAWDと称される)の例である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above examples, and may be modified as appropriate within the scope of achieving the object of the present invention. In the above-described embodiment, a vehicle having an
なお、モータ11は、上述のモータ3と同様に、発電機能を有するモータ(いわゆる、モータ・ジェネレータ)であってよい。また、モータ11は、インバータ(図示せず)を介して、バッテリ4に接続されている。さらに、モータ3およびモータ11は、インバータを介して、互いに電力の授受が可能なように接続されている。したがって、例えば、モータ3で発生した電気を、直接、モータ11に供給し、モータ11でモータトルクを出力することも可能である。
It should be noted that the
1 エンジン(ENG)
3,11 モータ(MG)
4 バッテリ(BATT)
5 自動変速機(TM)
6 クラッチ
7 ECU(コントローラ)
10 ローンチコントロールスイッチ
Ve 車両
1 engine (ENG)
3, 11 motor (MG)
4 battery (BATT)
5 Automatic transmission (TM)
6
10 Launch control switch Ve Vehicle
Claims (1)
前記クラッチを解放した状態で前記エンジンの回転数を増大させ、停車状態から車両を発進させる際に、前記クラッチを係合して駆動力を発生させるように構成されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記車両を制御するコントローラを備え、
前記コントローラは、
前記停車状態で、前記エンジンのトルクによって前記モータを駆動することにより発電し、かつ前記バッテリの充電を行い、
前記モータの温度と前記バッテリの温度との少なくとも一方の温度が予め定めた閾値に到達した場合に、前記発電を停止し、
前記停車状態から前記車両を発進させる際に、前記エンジンおよび前記モータから駆動トルクを出力するように構成されている
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
a motor having an engine and a power generation function as a driving force source; a transmission provided on the output side of the driving force source; a clutch provided between the driving force source and the transmission; a battery connected to the
A control device for a hybrid vehicle configured to generate driving force by engaging the clutch when starting the vehicle from a stopped state by increasing the rotation speed of the engine with the clutch released,
A controller that controls the vehicle,
The controller is
In the stopped state, the motor is driven by the torque of the engine to generate power and the battery is charged;
stopping the power generation when at least one of the temperature of the motor and the temperature of the battery reaches a predetermined threshold;
A control device for a hybrid vehicle, wherein a driving torque is output from the engine and the motor when starting the vehicle from the stopped state.
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