JP2023076484A - Control device for 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 an electric motor for running 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、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 Recently, hybrid vehicles equipped with two types of power sources, an electric motor and an internal combustion engine, are gaining popularity. A series-type hybrid vehicle (see, for example, the following patent document) generates power by driving a power generation motor generator 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.
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るファイアリングを行わなくとも、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 vehicle can be driven by the rotational driving force output from the motor generator for traveling without firing the internal combustion engine to generate the rotational driving force by burning the fuel. Therefore, even during operation of the vehicle, the state where 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、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 internal combustion engine outputs rotational drive. The electric power is used to drive the electric power generation motor generator, and electric power is generated to charge the power storage device or increase electric power supplied to the running motor generator.
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-system 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. During motoring, the required power is supplied from the power storage device.
内燃機関を始動して発電を実行するに際しては、発電用モータジェネレータにより内燃機関をモータリングしてエンジン回転数を所要の回転数(例えば、600rpm)まで加速させた後、内燃機関の気筒に燃料を供給して内燃機関における燃料の着火燃焼を開始する。さらに、モータリングを続けてエンジン回転数を効率のよい回転数(例えば、2000rpm)まで上昇させてから、モータリングを終了、内燃機関により発電機モータジェネレータを駆動して発電を実行開始する。 When the internal combustion engine is started to generate power, the internal combustion engine is motored by the motor generator for power generation to accelerate the engine speed to a required speed (for example, 600 rpm), and then fuel is supplied to the cylinders of the internal combustion engine. to start ignition combustion of fuel in the internal combustion engine. Furthermore, motoring is continued to raise the engine speed to an efficient speed (for example, 2000 rpm), then motoring is terminated, and the internal combustion engine drives the generator motor generator to start generating power.
つまり、内燃機関が停止している状態から、内燃機関が燃料を燃焼させて自立的に回転し発電機に駆動力を供給できる状態となるまでの間には、タイムラグが存在する。車両を加速させることを望む運転者がアクセルペダルを踏み込み、走行用モータジェネレータに対する要求出力が増大したときに、内燃機関の回転が停止していると、速やかに発電用モータジェネレータから走行用モータジェネレータに電力を供給できず、要求に見合ったレスポンスを実現できない可能性が生じる。 In other words, there is a time lag between the state in which the internal combustion engine is stopped and the state in which the internal combustion engine burns fuel, rotates independently, and can supply driving force to the generator. When the driver who wants to accelerate the vehicle depresses the accelerator pedal and the required output of the traction motor generator increases, if the rotation of the internal combustion engine is stopped, the motor generator for power generation is quickly switched from the motor generator for traction. There is a possibility that power cannot be supplied to the device and a response that meets the request cannot be realized.
特に、車両に搭載している蓄電装置が小容量のものである場合には、運転者による加速要求後発電用モータジェネレータが実際に発電を開始するまでの期間、走行用モータジェネレータが必要十分な大きさの駆動力を出力できず、加速のもたつきを感じさせることになる。当該期間中は、専ら蓄電装置から走行用モータジェネレータに電力を供給するが、内燃機関の始動のためにモータリングを行う都合上、同じ蓄電装置から発電用モータジェネレータにも必要な電力を供給しなければならない。蓄電装置が出力可能な最大電力が小さいことで、走行用モータジェネレータに供給するべき電力が割を食い、走行用モータジェネレータが出力する駆動力がどうしても低く抑えられてしまうのである。 In particular, when the power storage device installed in the vehicle has a small capacity, the motor generator for running is necessary and sufficient for the period until the motor generator for power generation actually starts power generation after the acceleration request by the driver. It will not be possible to output a large driving force, and you will feel that the acceleration is sluggish. During this period, electric power is exclusively supplied from the power storage device to the motor generator for running, but for the convenience of motoring for starting the internal combustion engine, the necessary power is also supplied from the same power storage device to the motor generator for power generation. There must be. Since the maximum electric power that can be output by the power storage device is small, the electric power to be supplied to the motor generator for traveling is not sufficient, and the driving force output by the motor generator for traveling is inevitably suppressed to a low level.
本発明は、速やかなる加速を要求する運転者の意思に合致したレスポンスを実現することを所期の目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An intended object of the present invention is to realize a response that matches the driver's intention to request quick acceleration.
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を具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、走行用電動機が駆動輪に連れ回されて回生発電している状況下において、車載の蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であるならばモータリング用電動機により内燃機関をモータリングし、閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実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, an electric motor for traveling that can supply driving force for traveling to drive wheels, an internal combustion engine that can supply driving force for power generation to a generator that generates electric power to be supplied to the electric motor for traveling, and an internal combustion engine. and a motoring electric motor capable of supplying a driving force for rotating the internal combustion engine to a hybrid vehicle, wherein the traveling electric motor is rotated by the drive wheels to generate regenerative power. If the amount of electric charge stored in the electric storage device mounted on the vehicle is greater than or equal to the threshold value, the internal combustion engine is motored by the motoring electric motor, and if it is less than the threshold value, the internal combustion engine is fired while idling. Alternatively, a control device for a hybrid vehicle is configured that executes control to bring the vehicle into a low-load operating state close to idling and to charge at least part of the regeneratively generated electric power to a power storage device.
走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下においては、蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であるならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態として発電機に殆どまたは全く発電させず、閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングし発電機に発電させてその発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行することが好ましい。 Motoring occurs when the traction motor drives the drive wheels for power running, and the electric power that can be output by the in-vehicle power storage device becomes the power consumed by the traction motor for powering. If the electric charge stored in the electric storage device is equal to or greater than the threshold value, the internal combustion engine is fired while the internal combustion engine is kept in idle operation or idling. A low-load operating state close to operation causes the generator to generate little or no power, and if the threshold is below the threshold, fires the internal combustion engine to cause the generator to generate power, and at least part of the generated power is charged to the power storage device. It is preferable to perform control to
また、走行用電動機が駆動輪を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置が出力可能な電力が力行のために走行用電動機が消費する電力に内燃機関をモータリングする必要が生じたときにモータリング用電動機に入力することになる電力を加味したものを上回っている状況下において、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能よりも燃費性能をより重視するようなモードであるか現在の車速が所定値以下に低いならば内燃機関を停止させるが、運転者が選択している現在の走行モードが車両の走行性能をより重視するようなモードであって現在の車速が所定値よりも高いならば内燃機関をファイアリングすることも好ましい。 In addition, when the traction motor drives the drive wheels for power running, and the electric power that can be output by the on-vehicle power storage device becomes necessary to motor the internal combustion engine with the power consumed by the traction motor for powering. A mode in which the current driving mode selected by the driver places more emphasis on fuel efficiency than vehicle driving performance under circumstances where the power input to the motoring motor exceeds the amount taken into account. If the current vehicle speed is lower than a predetermined value, the internal combustion engine is stopped. It is also preferred to fire the internal combustion engine if is higher than a predetermined value.
本発明によれば、ハイブリッド車両にあって、速やかなる加速を要求する運転者の意思に合致したレスポンスを実現することが可能となる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle, it is possible to realize a response that matches the intention of the driver requesting quick acceleration.
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 hybrid vehicle in this embodiment. This hybrid vehicle includes an
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が充分な電荷を蓄え、かつブレーキブースタ15が充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。
The hybrid vehicle of the present embodiment 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モータリング(クランキング)を実行する。
A crankshaft, which is a 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。
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)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、火花点火式の4ストロークエンジンであり、複数の気筒11(例えば、三気筒。図1には、そのうち一つを図示)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における最上流の位置、即ち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
外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置12は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものである。EGR装置12は、排気通路14における触媒141の上流側と吸気通路13におけるスロットルバルブ132の下流側とを連通する外部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における排気マニホルド142またはその下流の所定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の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク133に接続している。
An external EGR (Exhaust Gas Recirculation)
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、即ちマスタシリンダ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、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ECU02、蓄電装置3を制御するBMS(Battery Management System)ECU03、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ECU04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)ECU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、運転者がブレーキペダルを踏んでいることを検出するスイッチ、運転者によるブレーキペダルの踏込量を検出するセンサまたはマスタシリンダ16から吐出されるブレーキ液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、吸気通路13(特に、サージタンク133)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e、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f、蓄電装置3に蓄えている電荷量(または、SOC(State Of Charge))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開度や、シフトポジション即ちシフトレバー(セレクタレバー)の位置、運転者が操作するスイッチのON/OFF、現在の車両の車速、路面の勾配、蓄電装置3が蓄えている電荷の量、ブレーキブースタ15が蓄えている負圧の大きさ、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を増減制御する。
The
原則として、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、蓄電装置3が蓄えている電荷の量が減少し、または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を以て発電機モータジェネレータ2を駆動し、発電を実施して蓄電装置3を充電、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。
In principle, if the
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後、内燃機関1の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(発電機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な状態となった、換言すれば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。
When the
しかして、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フィードバック制御を実施する。最終的な目標回転数は、内燃機関1を最適または最適に近い効率で運転でき燃料消費率にとって最も有利な回転数、あるいは、内燃機関1が最大トルク若しくは最大出力またはこれに近いトルク若しくは出力を達成できるような回転数に設定する。
Thus, the intake air amount and the fuel injection amount supplied to the
なお、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a、b、c、d、e、f、g、h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(目標空燃比を実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。この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
図3及び図4に、本実施形態のECU0がプログラムに従い実行する処理の手順例を示している。ECU0は、運転者が操作している現在のアクセル開度及び現在の車速に基づき、現在走行用モータジェネレータ4に対して要求されている出力を求める(ステップS1)。走行用モータジェネレータ4から駆動輪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。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。
3 and 4 show an example of the procedure of processing executed by the
次に、上記の要求出力を達成するために走行用モータジェネレータ4に供給するべき電力の大きさに、内燃機関1をモータリングする発電用モータジェネレータ2に供給するべき電力の大きさを加味した、現在の要求電力を求める(ステップS2)。目下内燃機関1をモータリング中であるならば、モータリングを実行する発電用モータジェネレータ2が現に消費する電力が、発電用モータジェネレータ2に供給するべき電力となる。現在内燃機関1をモータリングもファイアリングもしておらず、内燃機関1の回転を停止しているのであれば、以後に内燃機関1をモータリングする必要が生じたときに発電用モータジェネレータ2に入力することになる電力、即ち走行用モータジェネレータ4に与えずに確保しておく予備電力が、発電用モータジェネレータ2に供給するべき電力となる。既に内燃機関1をファイアリングしているならば、発電用モータジェネレータ2に供給するべき電力は0となる。
Next, the amount of electric power to be supplied to the
そして、現在内燃機関1の回転が停止しており(ステップS3)、現状の蓄電装置3が出力可能な電力が上記の要求電力以下であるならば(ステップS4)、車両の加速走行のために走行用モータジェネレータ4が消費する電力を蓄電装置3のみで賄うことができないということになる。従って、内燃機関1を始動、モータリングからファイアリングへと移行(ステップS5)した後、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させて発電を行い、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。
Then, if the rotation of the
翻って、蓄電装置3が出力可能な電力が上記の要求電力を上回っているならば(ステップS4)、走行用モータジェネレータ4が消費する電力を蓄電装置3のみで賄うことが可能であり、発電用モータジェネレータ2による発電を行う必要がない。従って、内燃機関1を始動せず停止させたままとする(ステップS6)。
On the other hand, if the power that can be output by the
現在モータリングまたはファイアリングにより内燃機関1が回転しており(ステップS3)、現状の蓄電装置3が出力可能な電力が上記の要求電力以下であるならば(ステップS7)、内燃機関1をモータリングからファイアリングへと移行し、または内燃機関1のファイアリングを続行して(ステップS8)、発電用モータジェネレータ2による発電を行い、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。
If the
一方で、蓄電装置3が出力可能な電力が上記の要求電力を上回っているならば(ステップS7)、以下に述べるステップS9ないしS20を通じて、内燃機関1のモータリング、ファイアリングまたは回転の停止の何れかを選択する。
On the other hand, if the electric power that can be output by the
まず、運転者がシフトレバーやスイッチを操作して選択している現在の走行モードが、車両の走行性能よりも燃費性能をより重視するようなモードである場合には(ステップS9)、内燃機関1のモータリングまたはファイアリングを終了して内燃機関1の回転を停止させ(ステップS10)、発電用モータジェネレータ2による不必要な電力の消費や、内燃機関1による不必要な燃料の消費を抑制する。ここで、走行性能をより重視するモードとは、例えば、いわゆるシフトポジションのSレンジやパワーモードのような、運転者がより加速性の高いスポーティな走行を希求しているときに選択するモードである。対して、燃費性能をより重視するモードとは、シフトポジションのDレンジ(非Sレンジ)やエコモード(非パワーモード)等である。
First, if the current driving mode selected by the driver by manipulating the shift lever or switch is a mode that emphasizes fuel efficiency over vehicle driving performance (step S9), the
また、現在の車速が所定値(例えば、60km/h)以下に低い場合にも(ステップS11)、内燃機関1の回転を停止させる(ステップS12)。車速が低いときには、駆動輪62に接続している走行用モータジェネレータ4の回転数も低くなる。そして、走行用モータジェネレータ4の出力が同等であれば、回転数が低下するほど駆動力が増大し、それだけ車両の加速度が増す。このことから、運転者が再びアクセルペダルを踏み込んだ際の当初の加速性が確保されるので、内燃機関1のモータリングまたはファイアリングを維持せず停止することが許容される。加えて、車両のNVH(Noise,Vibration and Harshness)性能を高く保つ意味合いもある。車両の走行騒音は、内燃機関1及び発電用モータジェネレータ2が発生させる騒音をマスキングする。車速が低下すると、走行騒音が減少する分、走行騒音にマスクされていた騒音が露わとなって運転者を含む車両の搭乗者に知覚され、違和感や不快感を与える可能性が高くなる。そこで、内燃機関1及び発電用モータジェネレータ2を停止させ、これらが生じさせる騒音の沈静化を図るのである。
Also, when the current vehicle speed is lower than a predetermined value (eg, 60 km/h) (step S11), the rotation of the
運転者が車両の走行性能をより重視するモードを選択しており(ステップS9)、現在の車速が所定値よりも高く(ステップS11)、蓄電装置3から電力供給を受けた走行用モータジェネレータ4が電動機として作動し駆動輪62を回転駆動して力行している状況下において(ステップS13)、現在蓄電装置3が蓄えている電荷量が閾値以上であるならば(ステップS14)、直ちに蓄電装置3を充電する必要性に乏しく、よって内燃機関1をファイアリングしつつも、内燃機関1をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする(ステップS15)。当該ステップS15では、発電用モータジェネレータ2に殆どまたは全く発電させない、即ち発電用モータジェネレータ2の出力電圧、出力電流または出力電力の大きさを0ないしほぼ0に制御して、内燃機関1に対し実質的に無負荷の状態とする。今発電を行わないにもかかわらず内燃機関1をファイアリングしこれを回転させておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関1の出力を増大させて発電を開始し、走行用モータジェネレータ4に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。
The driver has selected a mode that emphasizes the running performance of the vehicle (step S9), the current vehicle speed is higher than a predetermined value (step S11), and the running motor-
翻って、現在蓄電装置3に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば(ステップS14)、内燃機関1をファイアリングし(ステップS16)、発電用モータジェネレータ2を発電機として作動させて、発電用モータジェネレータ2が発電した電力を主として蓄電装置3に入力、蓄電装置3を充電する制御を実行する。ステップS16におけるエンジン負荷率は、ステップS15におけるエンジン負荷率よりも高くなる。当然、ステップS16において内燃機関1の気筒11に充填される吸気量及び燃料噴射量は、ステップS15におけるそれよりも増加する。後に運転者がアクセルペダルを踏み込み加速を要求した暁には、内燃機関1の出力及び発電用モータジェネレータ2の発電量をより増大させ、その分の電力を走行用モータジェネレータ4に供給することになる。
On the other hand, if the amount of charge currently stored in the
運転者が車両の走行性能をより重視するモードを選択しており(ステップS9)、現在の車速が所定値よりも高く(ステップS11)、走行用モータジェネレータ4が駆動輪62に連れ回されて回転している、即ち走行用モータジェネレータ4が電動機として駆動力を発生させていない状況下において(ステップS13)、現在蓄電装置3が蓄えている電荷量が閾値以上であるならば(ステップS17)、直ちに蓄電装置3を充電する必要性に乏しく、よって内燃機関1をファイアリングからモータリングへと移行し、または内燃機関1のモータリングを続行する(ステップS19)。このときには、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を、主としてモータリングを行う発電用モータジェネレータ2に入力する。内燃機関1の回転を維持しておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関1を再始動して発電を開始し、走行用モータジェネレータ4に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。ステップS17にて蓄電装置3の蓄電量と比較する閾値は、ステップS14にて蓄電装置3の蓄電量と比較する閾値とは異なる値としてもよく、同一の値としてもよい。
The driver has selected a mode that emphasizes the running performance of the vehicle (step S9), the current vehicle speed is higher than a predetermined value (step S11), and the running
但し、内燃機関1の排気通路14に装着している触媒141による有害物質の浄化能率の低下が懸念される場合には(ステップS18)、内燃機関1を再始動してファイアリングしつつ、内燃機関1をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする(ステップS20)。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(ステップS19)中は、内燃機関1において燃料の噴射及び燃焼を行わず、燃焼ガスを含まない常温の空気が吸気通路13、気筒11及び排気通路14を吹き抜ける。触媒141内を空気が流通すると、触媒141の温度降下が起こり、しかも触媒141に過剰な量の酸素が吸蔵されて、触媒141による有害物質HC、CO及びNOxの酸化/還元処理の能率が低下する。それ故、内燃機関1のモータリングがある程度以上長い時間継続した後は、敢えて内燃機関1をファイアリングし、高温の燃焼ガスを触媒141に流入させて、触媒14の温度上昇を促すとともに触媒14に吸蔵された酸素の量を低減させる。これは、車両のエミッションの悪化を防止するために有益である。ステップS18では、例えば、センサを介して検出した触媒14の温度が所定値以下に低下した、内燃機関1の冷却水温または潤滑油温が所定値以下に低下した、内燃機関1のモータリング(ステップS19)を開始してから一定以上の時間が経過した、モータリングを開始してから一定以上の量の空気が流通した、モータリングを開始してから内燃機関1または発電用モータジェネレータ2が一定回数以上回転した、等を条件として、触媒141による有害物質の浄化能率の低下が懸念されると判断し、ステップS20のファイアリングへと遷移する。
However, if there is a concern that the purification efficiency of the harmful substances by the catalyst 141 attached to the
翻って、現在蓄電装置3に蓄えている電荷量が閾値を下回っているならば(ステップS17)、電力消費を伴うモータリングに代えて、内燃機関1をファイアリングしつつ、内燃機関1をアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転とする(ステップS20)。このときには、走行用モータジェネレータ4が回生発電した電力を主として蓄電装置3に入力し、蓄電装置3を充電する。繰り返しになるが、内燃機関1の回転を維持しておくのは、後に運転者がアクセルペダルを強く踏み込み車両のさらなる加速を要求したときに、可及的速やかに内燃機関1の出力を増大させて発電を開始し、走行用モータジェネレータ4に必要十分な大きさの電力を供給できるように備える意図である。
On the other hand, if the amount of electric charge currently stored in the
図5に、本実施形態のECU0が実施する制御の模様を例示する。図5中、実線は、運転者がアクセルペダルを踏み込み加速を要求した時点t0で既に内燃機関1をモータリングまたはファイアリングして回転させている場合の、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の出力の推移を表す。一点鎖線は、同時点t0で内燃機関1の回転を停止しており、これから内燃機関1を始動する場合の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の出力の推移を表す。後者の場合、内燃機関1の始動が完了する時点t3まで、発電用モータジェネレータ2により内燃機関1を回転駆動する必要があり、その間は蓄電装置3から発電用モータジェネレータ2に電力を供給しなければならず、蓄電装置3から走行用モータジェネレータ4に供給できる電力が減少する。発電用モータジェネレータ2及び蓄電装置3の双方から走行用モータジェネレータ4に電力を供給できるようになるのはその後であり、アクセル開度に対応した要求出力を達成できるのは時点t4まで遅れる。このように、走行用モータジェネレータ4から駆動輪62に与える駆動力の立ち上がりが遅れて、車両の加速がもたついてしまう。
FIG. 5 shows an example of the control executed by the
これに対し、前者の場合には、より早い時点t1から発電用モータジェネレータ2による発電を開始でき、発電用モータジェネレータ2及び蓄電装置3の双方の電力を走行用モータジェネレータ4に電力を供給可能となる。従って、上記の時点t4よりもコンマ数秒早い時点t2にて、アクセル開度に対応した要求出力を達成できる。このように、走行用モータジェネレータ4から駆動輪62に与える駆動力が速やかに増大し、運転者の意思に叶った車両の加速が実現される。
On the other hand, in the former case, power generation by the power
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とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置0であって、走行用電動機4が駆動輪62を駆動して力行し、かつ車載の蓄電装置3が出力可能な電力が力行のために走行用電動機4が消費する電力を上回っている状況下において、蓄電装置3に蓄えている電荷量が閾値以上であるならば内燃機関1をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態として発電機2に殆どまたは全く発電させず(ステップS15)、閾値を下回っているならば内燃機関1をファイアリングし発電機2に発電させてその発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置3に充電する(ステップS16)制御を実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, the driving
並びに、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とを具備するハイブリッド車両を制御する制御装置0であって、走行用電動機4が駆動輪62に連れ回されて回生発電している状況下において、車載の蓄電装置3に蓄えている電荷量が閾値以上であるならばモータリング用電動機2により内燃機関1をモータリングし(ステップS19)、閾値を下回っているならば内燃機関1をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置3に充電する(ステップS20)制御を実行するハイブリッド車両の制御装置0を構成した。
In addition, in the present embodiment, the driving force for power generation is supplied to the driving
本実施形態によれば、運転者がアクセルペダルを踏み込み、走行用電動機4に対する要求出力が増大したときに、可及的速やかに発電機2による発電を実行開始し、発電した電力を走行用電動機4に供給することができる。そして、走行用電動機4が必要十分な駆動力を発生させて、その駆動力を駆動輪62に入力することが可能となる。ひいては、遅れのない車両の加速を実現できる。とりわけ、既に車速がある程度以上高く、走行用電動機4の回転数が高い状態で、運転者が車両のさらなる加速を要求した場合に、運転者の意思に合致した加速を達成することができる。
According to this embodiment, when the driver depresses the accelerator pedal and the required output of the
本実施形態は、車両に搭載している蓄電装置3の容量及び出力が元来小さな場合や、蓄電装置3に現在蓄えている電荷の量が少ない場合において、必要十分な動力性能を発揮するために奏効する。これは、大形で大容量の蓄電装置3を搭載するスペースに乏しい小型車両において有益である。並びに、大形で大容量の蓄電装置3を搭載することに伴う重量化や高コスト化を避けるためにも有利である。
This embodiment is intended to exhibit necessary and sufficient power performance when the capacity and 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。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。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above. The specific configuration and processing contents of each section can be modified in various ways without departing from the gist 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。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to the control of hybrid vehicles.
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)
3…蓄電装置
4…走行用電動機(走行用モータジェネレータ)
62…駆動輪
0... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF
3
62... Drive wheel
Claims (3)
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
を具備するハイブリッド車両を制御する制御装置であって、
走行用電動機が駆動輪に連れ回されて回生発電している状況下において、車載の蓄電装置に蓄えている電荷量が閾値以上であるならばモータリング用電動機により内燃機関をモータリングし、閾値を下回っているならば内燃機関をファイアリングしつつこれをアイドル運転またはアイドル運転に近い低負荷運転状態とするとともに回生発電した電力の少なくとも一部を蓄電装置に充電する制御を実行するハイブリッド車両の制御装置。 a traveling electric motor capable of supplying a driving force for traveling to the driving wheels;
an internal combustion engine capable of supplying driving force for power generation to a generator that generates electric power to be supplied to the traction motor;
A control device for controlling a hybrid vehicle including a motoring electric motor capable of supplying an internal combustion engine with driving force for rotating the internal combustion engine,
In a situation where the traction motor is driven by the drive wheels to generate regenerative power, if the amount of electric charge stored in the on-vehicle power storage device is equal to or greater than the threshold, the internal combustion engine is motored by the motoring motor and the threshold is reached. If it is less than , the internal combustion engine is fired while the hybrid vehicle is placed in an idle operation or a low-load operation state close to idle operation, and control is performed to charge the power storage device with at least part of the regeneratively generated electric power. Control device.
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