JP2023053688A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車両に搭載される内燃機関及び回転電機の制御に関する。 The present invention relates to control of an internal combustion engine and a rotating electrical machine mounted on a hybrid vehicle.
近時、内燃機関及び電動機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、即ちリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等のバッテリ及び/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駆動輪を回転させて走行する。 2. Description of the Related Art In recent years, hybrid vehicles equipped with two power sources, an internal combustion engine and an electric motor, are gaining popularity. A series-type hybrid vehicle (see, for example, the following patent document) generates power by driving a motor generator for power generation with an internal combustion engine, and stores the generated power in a power storage device, such as a lithium ion secondary battery or a nickel metal hydride secondary battery. It is stored in a battery and/or a capacitor, etc., and supplied to a motor-generator for running. Then, the driving wheels of the vehicle are rotated by the motor generator for traveling 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モータリングを行うことで、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 the generated power can be stored in the power storage device. When electric charge is already stored up to the 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 perform motoring to rotationally drive the internal combustion engine. This consumes excess power.
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(クランキング)、つまり内燃機関の回転軸であるクランクシャフトを回転駆動する役割を兼ねる。そのときには、蓄電装置から電力の供給を受ける。 In a series-type hybrid vehicle, the motor generator for power generation serves to motor (crank) the internal combustion engine in preparation for starting the stopped internal combustion engine. concurrently. At that time, power is supplied from the power storage device.
ハイブリッド車両では、気筒において燃料を燃焼させて内燃機関を運転するファイアリングを行なわずとも、走行用モータジェネレータが蓄電装置に蓄えた電荷を消費して回転駆動力を出力し、車両を走行させることが可能である。よって、車両の運用中であっても、内燃機関の回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 electric charge stored in the power storage device is consumed by the motor-generator for running to output rotational driving force to run the vehicle without performing firing for operating the internal combustion engine by burning fuel in the cylinder. is possible. Therefore, even during operation of the vehicle, the state in which the rotation of the internal combustion engine is stopped may continue.
蓄電装置に蓄えている電荷の量が減少したときや、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きいときには、内燃機関を始動しその気筒に燃料を供給して燃焼させ、内燃機関の出力する回転駆動力により発電用モータジェネレータを駆動し、発電を実行して蓄電装置を充電、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 stored in the power storage device decreases, or when the required output of the traction motor-generator is large, the internal combustion engine is started, fuel is supplied to the cylinders, and the fuel is combusted, and the rotational driving force output by the internal combustion engine. to drive the power generation motor generator to generate power to charge the power storage device or increase the electric power supplied to the running motor generator.
車両の走行のために電動機である走行用モータジェネレータに要求される出力の大きさは、車両の運転者が操作するアクセルペダルの踏込量に依存する。そして、発電機である発電用モータジェネレータを駆動する内燃機関のファイアリング中の出力の大きさは、上記の要求出力に加えて、現在の蓄電装置の蓄電量に応じて決定することになる。 2. Description of the Related Art The amount of output required of a motor-generator for running, which is an electric motor, for running a vehicle depends on the amount of depression of an accelerator pedal operated by the driver of the vehicle. Then, the magnitude of the output during firing of the internal combustion engine that drives the motor-generator for power generation, which is a power generator, is determined according to the current amount of power stored in the power storage device in addition to the above-described required output.
従前のハイブリッド車両の制御では、走行用モータジェネレータに対する要求出力が大きくないときに、内燃機関を低出力でファイアリング運転して発電を実行しつつ、不足分の電力を蓄電装置から走行用モータジェネレータに供給する、あるいは余剰分の電力を蓄電装置に充電することがあった。 In the conventional control of a hybrid vehicle, when the required output of the driving motor generator is not large, the internal combustion engine is fired at a low output to generate power, and the shortage of electric power is supplied from the power storage device to the driving motor generator. or to charge the power storage device with the surplus power.
ところが、そのような低出力運転では、内燃機関の熱効率(または、PCU(Power Control Unit)を加味したシステム全体の効率)が、実現可能な最良値よりも低下してしまう。低出力運転を行う頻度や期間が増大すると、車両の燃費性能が悪化する懸念が生じる。裏を返せば、燃費性能の一層の向上を図る余地が残っていると言える。 However, in such low-power operation, the thermal efficiency of the internal combustion engine (or the efficiency of the entire system including the PCU (Power Control Unit)) falls below the best possible value. If the frequency and duration of low-power operation increases, there is concern that the fuel efficiency of the vehicle will deteriorate. In other words, it can be said that there is still room for further improvement in fuel efficiency.
本発明は、内燃機関をできる限り熱効率の良好な出力領域で運転するようにし、ハイブリッド車両の実用燃費性能を良化させることを所期の目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to operate an internal combustion engine in an output range in which thermal efficiency is as good as possible, thereby improving the practical fuel consumption performance of a hybrid vehicle.
本発明では、内燃機関により発電機を駆動して発電した電力を蓄電装置に充電し、または電動機に供給して、電動機により駆動輪を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、車両の走行のために電動機に要求される出力が、内燃機関の熱効率がよいと考えられる所定の範囲内またはそれ以下の大きさであるとき、内燃機関の出力をその所定範囲内の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差分を蓄電装置に充電するか蓄電装置から給電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 internal combustion engine drives a generator to generate electric power, which is charged in a power storage device or supplied to an electric motor to control a hybrid vehicle that drives drive wheels by the electric motor. When the output required of the electric motor for running the engine is within or below a predetermined range in which the thermal efficiency of the internal combustion engine is considered to be good, the output of the internal combustion engine is controlled within the predetermined range. A control device for a hybrid vehicle is configured in which a power storage device is charged with the difference between the power supplied from the generator to the electric motor and the required output, or power is supplied from the power storage device.
内燃機関の出力を前記所定範囲内の大きさに制御するにあたっては、現在の蓄電装置の蓄電量が少ないほど内燃機関の出力を増大させることが好ましい。 In order to control the output of the internal combustion engine within the predetermined range, it is preferable to increase the output of the internal combustion engine as the amount of electricity stored in the current storage device decreases.
本発明によれば、内燃機関をできる限り熱効率の良好な出力領域で運転し、ハイブリッド車両の実用燃費性能を良化させることができる。 According to the present invention, it is possible to operate the internal combustion engine in an output range in which the thermal efficiency is as good as possible, thereby improving the practical fuel consumption performance of the hybrid vehicle.
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車両の主要システムの概略構成を示す。本実施形態の車両は、二種類の動力源を搭載したハイブリッド車両である。内燃機関1と、内燃機関1により駆動されて発電を行う回転電機である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と、発電用モータジェネレータ2及び/または蓄電装置3から電力の供給を受けて車両の駆動輪62を駆動する回転電機である走行用モータジェネレータ4とを備えている。
One embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of main systems of a vehicle in this embodiment. The vehicle of this embodiment is a hybrid vehicle equipped with two types of power sources. An
本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。従って、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し、また完全に独立して停止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、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が十分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ15が十分な負圧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。
This hybrid vehicle is a series hybrid electric vehicle that uses the
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または軸を直結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モータリング用の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クランキングを実行する。
A crankshaft, which is the rotating shaft of 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に充電する。
The running
尤も、既に蓄電装置3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を電動機として作動させて内燃機関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。
Of course, if electric charge is already stored up to the capacity of 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 power generator inverter 21 converts the AC power generated by the power
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または発電機インバータ21に入力する。発電機インバータ21及び駆動機インバータ41は、PCU(Power Control Unit)02の一部をなす。
The
蓄電装置3は、バッテリ及び/またはキャパシタ等である。バッテリは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等の、エネルギ密度の大きい高電圧の二次電池である。蓄電装置3は、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の各々が発電する電力を充電して蓄える。並びに、蓄電装置3は、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の各々を電動機として作動させるための電力を放電し、それらモータジェネレータ2、4に必要な電力を供給する。
The
図2に、本実施形態のハイブリッド車両に搭載される内燃機関1の概要を示している。内燃機関1は、例えば火花点火式の4ストロークレシプロエンジンであり、複数の気筒11(例えば、三気筒。図2には、そのうち一つを図示する)を包有している。各気筒11の吸気ポート近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ111を設けている。また、各気筒11の燃焼室の天井部に、点火プラグ112を取り付けてある。点火プラグ112は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。
FIG. 2 shows an outline of the
吸気を供給するための吸気通路13は、外部から空気を取り入れて各気筒11の吸気ポートへと導く。吸気通路13上には、エアクリーナ131、電子スロットルバルブ132、サージタンク133、吸気マニホルド134を、上流からこの順序に配置している。エアクリーナ131は、吸気通路13における最上流の、空気を取り入れる吸気口に所在する。吸気口は、冷たい空気を取り入れて内燃機関の充填効率を上げるために、車両の前方に開口している。
An
排気を排出するための排気通路14は、気筒11内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒11の排気ポートから外部へと導く。この排気通路14上には、排気マニホルド142及び排気浄化用の三元触媒141を配置している。
An
EGR装置12は、排気通路14と吸気通路13とを連通する外部EGR通路121と、EGR通路121上に設けたEGRクーラ122と、EGR通路121を開閉し当該EGR通路121を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ123とを要素とする。EGR通路121の入口は、排気通路14における触媒141の下流の箇所に接続している。EGR通路121の出口は、吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流の箇所(特に、サージタンク133または吸気マニホルド134)に接続している。
The
内燃機関1には、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するためのブレーキブースタ15が付帯している。ブレーキブースタ15は、吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流側の部位(または、サージタンク133)から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ15は、負圧を蓄える定圧室(負圧室)と、大気圧が加わる変圧室(大気圧室)とを有し、定圧室が負圧管路151を介して吸気通路13に接続している。負圧管路151は、スロットルバルブ132の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路151上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ152を設けてある。
The
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ15により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダ16において液圧力に変換される。マスタシリンダ16が出力するマスタシリンダ圧(マスタシリンダ16が吐出するブレーキ液の圧力)は、液圧回路を介してブレーキキャリパやホイールシリンダ等といったブレーキ装置に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。
When the driver does not operate the brake pedal, the constant pressure chamber communicates with the variable pressure chamber, and the variable pressure chamber is isolated from the atmospheric pressure. When the brake pedal is operated, the constant pressure chamber and the variable pressure chamber are cut off, and air is introduced into the variable pressure chamber. As a result, the pressure difference between the constant pressure chamber and the variable pressure chamber becomes the control pressure that boosts the force applied to the brake pedal. The brake depression force amplified by the
内燃機関1、発電用モータジェネレータ2、蓄電装置3、インバータ21、41及び走行用モータジェネレータ4等の制御を司る制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0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EFI(Electronic Fuel Injection)ECU01、モータジェネレータ2、4及びインバータ21、41を制御するMG(Motor Generator)ECU02、蓄電装置3を制御するBMS(Battery Management System)ECU03等、並びに、それらの制御を統括する上位のコントローラであるHV(Hybrid Vehicle)ECU00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。
An ECU (Electronic Control Unit) 0, which is a control device for controlling the
ECU0に対しては、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、運転者によるアクセルペダルの踏込量をアクセル開度(いわば、運転者が車両(の走行用モータジェネレータ4)に対して要求している駆動力)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、内燃機関1の気筒11に連なる吸気通路13(特に、サージタンク133または吸気マニホルド134)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、内燃機関1の冷却水の温度を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、内燃機関1の気筒11を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号f、蓄電装置3に蓄えている電荷量を検出するセンサ(特に、バッテリ電流及び/またはバッテリ電圧センサ)から出力されるバッテリSOC(State Of Charge)信号g、ブレーキブースタ15の定圧室に蓄えている負圧を検出する負圧センサから出力される負圧信号h等が入力される。
For the
そして、ECU0は、各種センサを介してセンシングしている、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量や、現在の車両の車速、蓄電装置3が蓄えている電荷の量、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が出力する回転駆動力、内燃機関1が出力する回転駆動力、及び発電用モータジェネレータ2が発電する電力の大きさ等を増減制御する。
The
原則として、車両を走行させる走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が小さいならば、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、走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力が大きいならば、内燃機関1を始動し気筒11に燃料を供給してこれを燃焼させるファイアリングを実行し、内燃機関1の出力する回転駆動力により発電機モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して走行用モータジェネレータ4に供給する電力を増強し、または蓄電装置3を充電する。
In principle, if the output required for the
車両を走行させる走行用モータジェネレータ4に対して要求される出力は、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量及び車速によって決まる。駆動輪62に与えるべき駆動力は、アクセル開度が大きいほど大きくなる。そして、走行用モータジェネレータ4に対する要求出力は、駆動輪62に与えるべき駆動力が大きいほど大きくなり、車速が高くなるほど大きくなる。
The output required for the
結局、車両の運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両を発進または加速させようとすると、走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が増大することから、それまで停止していた内燃機関1を始動することになる。なお、蓄電装置3に蓄えている電荷量(SOC)が下限値以下に減少したり、ブレーキブースタ15の定圧室に蓄えている負圧が下限値以下に減少したりしたときにも、内燃機関1を始動することがある。
Ultimately, when the driver of the vehicle strongly depresses the accelerator pedal to start or accelerate the vehicle, the required output of the motor-
内燃機関1の気筒11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を始動して発電用モータジェネレータ2による発電を実行しようとするためには、まず、発電用モータジェネレータ2を電動機として作動させ、これにより内燃機関1の始動のためのモータリングを行う。そして、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、内燃機関1の各気筒11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ならば、内燃機関1の各気筒11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ファイアリングを開始する。内燃機関1のクランクシャフトの回転角度及び回転速度即ちエンジン回転数は、発電用モータジェネレータ2に付帯するレゾルバを介して(MG ECU02において)検出することができ、内燃機関1に付帯するクランク角センサを介して(EFI ECU01において)検出することもできる。
The
内燃機関1が自立的に回転し発電のために必要な回転駆動力を出力可能となり、発電用モータジェネレータ2の出力を低減させてもなおエンジン回転数が上昇傾向を維持できるようになったならば、電動機として作動させている発電用モータジェネレータ2の出力を0まで低減させてモータリングを終了し、今度は内燃機関1により発電用モータジェネレータ2を回転駆動する。さらに、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させ、その発電電力を0から増大させる。
If the
しかる後、エンジン回転数を段階的に引き上げられる目標回転数に追従させるように、内燃機関1の気筒1に供給する吸気量及び燃料噴射量、並びに発電用モータジェネレータ2の発電電力を増減調整する。
Thereafter, the intake air amount and the fuel injection amount supplied to the
ECU0の一部をなすEFI ECU01は、内燃機関1の運転制御に必要な各種情報b、d、e、fを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒11に吸入される空気量を推算する。そして、吸入空気量に見合った(目標空燃比を具現するために必要な)要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(一度の燃焼に対する点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)等といった内燃機関1の運転パラメータを決定する。EFI ECU01は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、lを、出力インタフェースを介して点火プラグ112のイグナイタ、インジェクタ111、スロットルバルブ132、EGRバルブ123等に対して出力する。
An
本実施形態のECU0は、走行用モータジェネレータ4に要求される出力に応じて、ファイアリング運転中の内燃機関1のエンジン出力を増減調整し、かつこれが駆動する発電用モータジェネレータ2の発電電力を増減調整する。以下、本実施形態のECU0による制御の内容を、数値例を挙げて詳述するが、これはあくまでも説明の簡明化のための便宜上のものに過ぎず、実際にこの数値が採用されるとは限らない。
The
前提として、内燃機関1の熱効率(または、これにPCU02の特性を加味したシステム全体の効率)が、出力14kWないし24kWの範囲で良好であり、それよりも低出力または高出力の領域では効率が悪化するものとする。最小燃料消費率となる出力は、18kWとする。発電機としての発電用モータジェネレータ2の出力(発電電力)、電動機としての電動用モータジェネレータ4の出力は、ともに40kW強まで増大させることが可能である。
As a premise, the thermal efficiency of the internal combustion engine 1 (or the efficiency of the entire system considering the characteristics of the PCU 02) is good in the output range of 14 kW to 24 kW, and the efficiency is low in the lower or higher output range. shall worsen. The output with the minimum fuel consumption rate is assumed to be 18 kW. The output (generated electric power) of the motor-
図3に示すように、ECU0は、現在の要求出力が下記の領域I、II、IIIの何れに該当するかに応じて、制御の内容を変更する。
<低出力領域I:走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が14kWよりも小さい>
この領域Iでは、内燃機関1をファイアリングしなくてよいなら、ファイアリングしない。ファイアリングしなければならないのならば、内燃機関1の出力を、効率が良好となる値WL以上に増大させるようにする。
As shown in FIG. 3, the
<Low Output Region I: Required Output for
In this region I, if the
領域Iにて、ECU0は、走行用モータジェネレータ4に対する要求出力を、現在のSOCレベルに応じて設定する閾値と比較し、内燃機関1をファイアリングする必要があるか否かを判断する。要求出力が閾値以上であるならば、内燃機関1を始動しファイアリングする。要求出力が閾値を下回るならば、内燃機関1を始動せずファイアリングしない。
In region I, the
補足すると、SOCレベルとは、現在蓄電装置3に蓄えている電荷量を示す指標値であり、その値が高いほど蓄電量が多く、その値が低いほど蓄電量が少ない。具体的には、現在の蓄電装置3のSOCが75%以上であればSOCレベル5、65%以上75%未満であればレベル4、……、35%以上45%未満であればレベル1、35%未満であればレベル0、というように定める。但し、SOCレベルは、蓄電量以外の他の要素、例えば車速等に応じて補正されることがある。現在の蓄電装置3のSOCが65%であるとき、基本的にはSOCレベル4に該当するが、現在の車速が60km/h以上に高ければ、SOCレベルを4から5に補正する、というようなことができる。車速が高い場合に車速が低い場合と比較してSOCレベルを引き上げるのは、現在の車速が高ければ後の回生制動により電力を蓄電装置3に回収できる機会が訪れることによる。
Supplementally, the SOC level is an index value indicating the amount of charge currently stored in the
その上で、要求出力と比較するべき閾値は、SOCレベルが高いほど高く引き上げる。例えば、SOCレベル5の状況下では閾値を10kWとし、SOCレベル4の状況下では閾値を8kWとし、……、SOCレベル1の状況下では閾値を2kWとし、SOCレベル0の状況下では閾値を0kWとする(要するに、必ず内燃機関1を始動しファイアリングする)。
In addition, the higher the SOC level, the higher the threshold to be compared with the required output. For example, under SOC level 5, the threshold is 10 kW, under
走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が上記の閾値を下回るときには、内燃機関1をファイアリングせず、専ら蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に必要な電力を供給する。SOCレベル5の状況下で、要求出力が8kWであるならば、これは閾値10kWを下回るので、内燃機関1をファイアリングせず、蓄電装置3に蓄えている電荷を用いて走行用モータジェネレータ4を駆動し車両を走行させる。これにより、燃料を無為に消費せずに済む。また、満充電に近い状態にある蓄電装置3から電荷を放電して空き容量を作り、後の回生制動に備える意味合いもある。
When the required output for the running
あるいは、SOCレベル1の状況下で、要求出力が12kWであるならば、これは閾値2kWを上回るので、内燃機関1を始動してファイアリングし、発電用モータジェネレータ2により発電した電力を走行用モータジェネレータ4に供給することとする。
Alternatively, if the required output is 12 kW under the condition of
領域Iにて、内燃機関1をファイアリングする場合には、たとえ走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が上記値WLよりも小さくとも、内燃機関1の出力を必ずその効率が良好となる値WLないし値WHの間の大きさに調整する。つまり、内燃機関1の出力を、要求出力とは無関係に決定する。これは、内燃機関1を低出力運転することでその熱効率を低下させないようにするためである。
In region I, when the
ファイアリング中の内燃機関1の出力は、現在のSOCレベルが高いほど小さく、SOCレベルが低いほど大きくする。例えば、図4に示すように、要求出力が上記値WLよりも小さな値W11であるとして、SOCレベル5の状況下では、内燃機関1の出力をWLと同等の大きさに調整する。発電用モータジェネレータ2やPCU02の特性、並びに蓄電装置3の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ2が値WLの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分W11を走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(WL-W11)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりすることになる。
The output of the
SOCレベル4の状況下では、内燃機関1の出力を、SOCレベル5の状況下よりも大きい値W12に調整する(最小燃料消費率により近づく)。結果、発電用モータジェネレータ2がW12の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分W11を走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(W12-W11)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under
SOCレベル1の状況下では、内燃機関1の出力を、SOCレベル2の状況下よりも大きい値W13に調整する(最小燃料消費率からは遠ざかる)。結果、発電用モータジェネレータ2がW13の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分W11を走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(W13-W11)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under conditions of
何れにせよ、領域Iでは、蓄電装置3から電荷を放電して走行用モータジェネレータ4に供給することを避ける。これにより、蓄電装置3の放電効率に起因する損失の発生を回避できる。
<好適出力領域II:走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が14kW以上で、24kWよりも小さい>
この領域IIでは、効率が良好となるので、内燃機関1をファイアリングする。
In any case, in the area I, the electric charge is not discharged from the
<Preferred Output Region II: Required Output for Traveling
In this region II, the
領域IIにて、内燃機関1をファイアリングする場合、その出力を効率が良好となる値WLないしWHの間の大きさに調整する。内燃機関1の出力は、要求出力とは無関係に決定する。ファイアリング中の内燃機関1の出力は、現在のSOCレベルが高いほど小さく、SOCレベルが低いほど大きくする。例えば、図5に示すように、要求出力がWLであるとして、SOCレベル5の状況下では、内燃機関1の出力をW21に調整する。発電用モータジェネレータ2やPCU02の特性、並びに蓄電装置3の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ2がW21の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分WLを走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(W21-WL)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりすることになる。
In region II, when the
SOCレベル4の状況下では、内燃機関1の出力を、SOCレベル5の状況下よりも大きいW22に調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がW22の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分WLを走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(WL-W22)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under
SOCレベル1の状況下では、内燃機関1の出力を、SOCレベル2の状況下よりも大きいWHに調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がWHの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分WLを走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(WH-WL)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under the
領域Iでは、内燃機関1の出力が走行用モータジェネレータ4に対する要求出力を常に上回っていたが、領域IIでは、SOCレベルにより、内燃機関1の出力が走行用モータジェネレータ4に対する要求出力を下回ることがある。例えば、図6に示すように、要求出力がW23であるとして、SOCレベル5の状況下では、やはり内燃機関1の出力をW21に調整する。発電用モータジェネレータ2は、W21の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ4に供給する。要求出力W23に対する発電電力が(W23-W21)だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に給電する。
In region I, the output of
SOCレベル4の状況下では、内燃機関1の出力をW24に調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がW24の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ4に供給する。要求出力W23に対する発電電力が(W23-W24)だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に給電する。
Under the condition of
SOCレベル1の状況下では、内燃機関1の出力をWHに調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がWHの電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分W23を走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(WH-W23)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under the condition of
領域IIでは、SOCレベルが高く、蓄電装置3が満充電に近いとき、蓄電装置3から電荷を放電して走行用モータジェネレータ4に供給する。SOCレベルが低く、蓄電装置3に蓄えている電荷量が欠乏しているときには、発電用モータジェネレータ2による発電電力を効率が良好な範囲内で増大させ、蓄電装置3を充電する。SOCレベルが中間である、即ち蓄電装置3が適量の電荷を蓄えているときには、発電用モータジェネレータ2が発電した電力をそのまま全て走行用モータジェネレータ4に供給して要求出力を賄い、蓄電装置3を充電せず放電もさせない。これにより、蓄電装置3の充電効率及び放電効率に起因する損失の発生を回避できる。
<高出力領域III:走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が24kW以上に大きい>
要求出力が大であるこの領域IIIでは、内燃機関1のファイアリングが不可避である。しかも、効率の悪化を甘受しても、内燃機関1の出力を増大せざるを得ない。
In region II, when the SOC level is high and the
<High Output Region III: The Required Output for the Traveling
Firing of the
領域I及びIIでは、走行用モータジェネレータ4に対する要求出力如何によらず、SOCレベルに応じて内燃機関1の出力を決定していた。だが、領域IIIでは、要求出力及びSOCレベルの両方を参照して、内燃機関1の出力を決定する。領域IIIでは、
[内燃機関1の出力]+[蓄電装置3の電力収支]=[走行用モータジェネレータ4に対する要求出力]
とする。
In regions I and II, the output of the
[output of internal combustion engine 1]+[power balance of power storage device 3]=[required output of
and
原理的に、ファイアリング中の内燃機関1の出力は、走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が大きいほど大きくなる。上式の左辺第二項の“蓄電装置3の電力収支”は、正値をとることも負値をとることもある。蓄電装置3の電力収支が正値であることは、内燃機関1により駆動されて発電する発電用モータジェネレータ2の出力する電力が走行用モータジェネレータ4に対する要求出力に満たず、不足分の電力を蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に給電することを意味する。蓄電装置3の電力収支が負値であることは、発電用モータジェネレータ2が発電し出力する電力が走行用モータジェネレータ4に対する要求出力を上回り、余剰分の電力を蓄電装置3に充電することを意味する。
In principle, the output of the
領域IIIにて、ECU0は、上式における蓄電装置3の電力収支を、現在のSOCレベルが高いほど大きい値とし、SOCレベルが低いほど小さい値とする。例えば、SOCレベル5の状況下では7kW、SOCレベル4の状況下では4kW、……、SOCレベル1の状況下では-10kW、SOCレベル0の状況下では-20kWとする。走行用モータジェネレータ4に対する要求出力が同等であるならば、SOCレベルが低いほど内燃機関1の出力を増大させなければならないことになる。
In region III, the
図7に示すように、要求出力がW31であるとして、SOCレベル5の状況下では、内燃機関1の出力をW32に調整する。発電用モータジェネレータ2やPCU02の特性、並びに蓄電装置3の充電効率を無視すれば、発電用モータジェネレータ2がW32の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ4に供給する。要求出力に対する発電電力が(W31-W32)だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に給電する。
As shown in FIG. 7, assuming that the required output is W31 , under the condition of SOC level 5, the output of the
SOCレベル4の状況下では、内燃機関1の出力をW33に調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がW33の電力を発電して出力し、その電力を走行用モータジェネレータ4に供給する。要求出力に対する発電電力が(W31-W33)だけ不足するが、その不足分は、蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に給電する。
Under the condition of
SOCレベル1の状況下では、内燃機関1の出力をW34に調整する。結果、発電用モータジェネレータ2がW34の電力を発電して出力し、そのうちの要求出力分W31を走行用モータジェネレータ4に供給し、余剰分(W34-W31)を蓄電装置3に充電したり車両の電装系の電気負荷に供給したりする。
Under the condition of
本実施形態では、内燃機関1により発電機2を駆動して発電した電力を蓄電装置3に充電し、または電動機4に供給して、電動機4により駆動輪62を駆動して走行するハイブリッド車両を制御するものであり、車両の走行のために電動機4に要求される出力が、内燃機関1の熱効率がよいと考えられる所定の範囲(14kWないし24kW、領域II)内またはそれ以下(14kW未満、領域I)の大きさであるとき、内燃機関1の出力をその所定範囲内の大きさに制御して発電機2による発電を行い、発電機2から電動機4に供給する電力と要求出力との差分(余剰分または不足分)を蓄電装置3に充電するか蓄電装置3から給電するハイブリッド車両の制御装置0を構成した。
In this embodiment, the electric power generated by driving the
特に、本実施形態の制御装置0は、内燃機関1の出力を前記所定範囲内の大きさに制御するにあたり、現在の蓄電装置3の蓄電量が少ないほど内燃機関1の出力を増大させる。
In particular, in controlling the output of the
本実施形態では、ファイアリング運転する内燃機関1の出力を、極力効率のよい範囲内に留める。加えて、(回生制動により発電して回収する電力を除き)できる限り発電機2が発電した電力を直接電動機4に供給するようにし、蓄電装置3の充電及び放電を回避して、充電効率及び放電効率に起因するエネルギ損失を低減する。本実施形態によれば、ハイブリッド車両の実用燃費性能をより一層良化させることができる。
In this embodiment, the output of the
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、本発明の適用対象は、シリーズ方式のハイブリッド車両には限定されない。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above. For example, the application of the present invention is not limited to a series hybrid vehicle.
その他、各部の具体的な構成や処理の手順等は、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 part, the procedure of processing, and the like can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
0…制御装置(ECU)
1…内燃機関
2…発電機(発電用モータジェネレータ)
3…蓄電装置
4…電動機(走行用モータジェネレータ)
62…駆動輪
0... Control unit (ECU)
1...
3
62... Drive wheel
Claims (2)
車両の走行のために電動機に要求される出力が、内燃機関の熱効率がよいと考えられる所定の範囲内またはそれ以下の大きさであるとき、内燃機関の出力をその所定範囲内の大きさに制御して発電機による発電を行い、発電機から電動機に供給する電力と要求出力との差分を蓄電装置に充電するか蓄電装置から給電するハイブリッド車両の制御装置。 The electric power generated by driving the generator by the internal combustion engine is charged to the power storage device or supplied to the electric motor, and the electric motor drives the drive wheels to control the hybrid vehicle that runs.
When the output required of the electric motor for running the vehicle is within or below a predetermined range in which the thermal efficiency of the internal combustion engine is considered to be good, the output of the internal combustion engine is reduced to a magnitude within that predetermined range. A control device for a hybrid vehicle that controls a power generator to generate power, and charges a power storage device with the difference between the power supplied to the motor from the power generator and the required output, or supplies power from the power storage device.
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Applications Claiming Priority (1)
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JP2015166220A (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-24 | マツダ株式会社 | Hybrid vehicle controller |
JP2018134901A (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
JP2020164031A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | いすゞ自動車株式会社 | Series hybrid vehicle and control method therefor |
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015166220A (en) * | 2014-03-04 | 2015-09-24 | マツダ株式会社 | Hybrid vehicle controller |
JP2018134901A (en) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid vehicle |
JP2020164031A (en) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | いすゞ自動車株式会社 | Series hybrid vehicle and control method therefor |
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