JP3587055B2 - Hybrid vehicle control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はハイブリッド自動車の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
燃料を燃焼させて駆動力を得る(発生する)エンジンと、バッテリからの電力供給を受けて駆動力を得る(発生する)モータとを併用して走行するハイブリッド自動車が、既に実用化されている。バッテリの蓄電量は走行に大きな影響を与えることになり、特開平9−98502号公報には、現在のバッテリ蓄電量から走行可能な距離を表示するものが提案されている。また、特開平9−233607号公報には、バッテリの蓄電量が低減したときは、自動変速機をパワーモードとして走行することを禁止するものが開示されている。
【0003】
ハイブリッド自動車においては、モータの電圧源となるバッテリへの充電をエンジンを利用して行うため、エンジンにより駆動されるジェネレータ(発電機)が設けられる。一方、ハイブリッド自動車にあっては、エンジンの頻繁な運転と停止、つまりエンジンの頻繁な始動ということが行われるが、エンジン始動を極めて短時間の間に行うために、前記ジェネレータを大きな駆動力発生が可能なスタータモータとしても機能させることになっており、このため、エンジンにより駆動されるジェネレータは大型のジェネレータ・モータとされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータの電圧源としてのバッテリは、極めて大きな電力を蓄電できるが、自己放電の度合もかなり大きいものとなる。バッテリが放電してその蓄電量が大きく低下すると、バッテリからジェネレータ・モータに電力を供給しても、ジェネレータ・モータの作動が不可能な事態、つまりエンジンの始動が不可能になってしまう事態が生じてしまう。
【0005】
このため、実用化されているハイブリッド自動車の中には、蓄電量が大きく低下されたバッテリにより駆動可能な小さな非常用モータと、非常用モータによって駆動される小さな非常用発電機と、非常用発電機によって蓄電される小さな非常用バッテリとを別途装備して、バッテリ(大型の主バッテリ)の蓄電量が大きく低下してジェネレータ・モータの駆動が不可能なときは、上記非常用モータを駆動して非常用バッテリに所定分蓄電させて、この非常用バッテリによってジェネレータ・モータを駆動させるようにしたものがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、バッテリの蓄電量が大きく低下した非常事態に対応すべく、非常用モータ、非常用発電機および非常用バッテリを利用してエンジンを始動させる場合は、非常用バッテリに十分蓄電されるまでの時間つまりエンジンの始動可能な状態になるまで時間が、10分〜数十分というようにかなり長い時間を要してしまうことになり、この間、走行することが実質的に不可能となってしまう(モータによる走行を行うと、非常用バッテリに十分蓄電することが不可能になってしまう可能性があるため)。
【0007】
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、バッテリの蓄電量が大きく低下したときのエンジンの始動を、走行そのものは直ちに行っても何等問題のないようにしつつ、エンジン始動までの時間を短くできるようにしたハイブリッド自動車の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
燃料を燃焼させて駆動力を得るエンジンと、バッテリからの電力供給を受けて駆動力を得るモータとを併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置において、
エンジンにより駆動されて前記バッテリに充電を行うためのジェネレータとしての機能と、該バッテリからの電力供給を受けてエンジンをクランキングさせるためのスタータモータとしての機能とを有するジェネレータ・モータと、
前記バッテリの蓄電量が所定値以下であることを検出する蓄電量検出手段と、前記蓄電量検出手段により前記バッテリの蓄電量が所定値以下であることが検出されたとき、エンジンの始動を中止させつつモータによる走行を行わせ、モータによる走行中に所定タイミングで該モータの回生を行って、該回生により得られる電力をバッテリへの蓄電に優先して前記ジェネレータ・モータに供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを始動させる非常時制御手段と、
を備えたものとしてある。上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。
【0009】
【発明の効果】
請求項1によれば、ジェネレータ・モータを駆動することが不可能なほどバッテリの蓄電量が大きく低下したときは、とりあえずモータによる走行を行うことができ、走行確保の点で好ましいものとなる。そして、走行している車両の有する運動エネルギをモータを利用した回生エネルギとして回収して、この回収された回生エネルギによってジェネレータ・モータを駆動させて、エンジンの始動(始動に必要なクランキング)をすみやかに行うことが可能となる。
【0010】
請求項2によれば、回生エネルギを効率よくジェネレータ・モータへ供給して、ジェネレータ・モータを確実に駆動させる上で好ましいものとなる。
請求項3によれば、回生を行う頻度つまりエンジン始動を行う頻度を高めて、エンジン始動をより確実に行う上で好ましいものとなる。
請求項4によれば、エンジン始動のためのクランキングにより大きなエネルギを投入することができ、エンジン始動をより確実に行う上で好ましいものとなる。
【0011】
請求項5によれば、エンジンの振動や騒音に優先して、始動性を重視した状態として、エンジンの始動をより確実に行う上で好ましいものとなる。
請求項6によれば、車両の運動エネルギを示すことになる車速が十分向上するまで回生を行わないようにして、つまり車両の運動エネルギがジェネレータ・モータを間違いなく駆動できるように十分大きくなるまで待つことにより、エンジンの始動をより確実に行う上で好ましいものとなる。
【0012】
請求項7によれば、バッテリの蓄電量を極力無駄なく車両走行の運動エネルギに変換する、つまりエンジン始動のために用いる回生エネルギを極力大きいものとして、エンジン始動をより確実に行う上で好ましいものとなる。
請求項8によれば、車速低下(減速、停止)のためのブレーキ時に、ジェネレータ・モータ駆動のための回生エネルギを極力大きくする上で、また運転者に極力ショックを感じさせないようにする上で好ましいものとなる。
【0013】
請求項9によれば、マニュアル操作によるブレーキ時にジェネレータ・モータ駆動のための回生を行って、運転者に対してショックを感じさせないようにする上で好ましいものとなる。
請求項10によれば、走行している車両の運動エネルギが十分大きくなったこと、つまりジェネレータ・モータを駆動させるのに必要な回生エネルギが十分に得られるような状態になったことを、ブレーキ力と車速とをパラメ−タとして簡単かつ正確に得て、エンジンを確実に始動させる上で好ましいものとなる。
【0014】
請求項11によれば、ブレーキ力の大小を補償して、車速によって走行車両の運動エネルギがジェネレータ・モータを駆動させるのに十分な程度にまで上昇したことを確認して回生を行うことにより、ジェネレータ・モータを駆動するのに必要な回生エネルギを確実に得て、エンジンを確実に始動させる上で好ましいものとなる。
請求項12によれば、バッテリの蓄電量が大きく低下している非常時の特別な制御が行われているということを運転者に明確に認識させて、運転者に対して違和感を与えないようにする上で好ましいものとなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1において、1はエンジン、2はモータである。エンジン1は、燃料タンクに貯溜された燃料を燃焼させて駆動力を発生する内燃機関とされており、高燃費型である吸気遅閉じタイプのもの(吸気弁の閉弁時期が十分遅くされたもの)とされている。モータ2は、バッテリ3からの電力供給を受けて駆動力を発生する電気モータであり、例えばIPM同期式モータが用いられている。バッテリ3は、、大きな蓄電容量を有する例えばニッケル水素電池とされている。
【0016】
エンジン1の駆動力は、クラッチ(主クラッチ)4、ロックアップクラッチ付のトルクコンバ−タ5、多段変速機構6を、駆動軸7、差動ギア8を介して、左右の駆動輪9へ伝達される。上記駆動軸7は、連動機構(例えば連動歯車機構)10を介して、モータ2(の駆動軸)と連結されている。
【0017】
走行に際しては、走行状態に応じて後述するように、エンジン1のみによる走行、モータ2のみによる走行と、エンジン1とモータ2との両方をによる走行とが適宜切換えられる。勿論、エンジン1による走行を行うときはクラッチ4が締結(接続)され、モータ2のみによる走行のときはクラッチ4が締結解除(接続解除)される。
【0018】
図1中、11はジェネレータ・モータである。このジェネレータ・モータ11は、エンジン1により駆動されて発電するジェネレータ(発電機)としての機能と、バッテリ3からの電力供給を受けてエンジン1の始動のためにクランキングを行うスタータモータとしての機能とが適宜使い分けられる。12はインバータであり、ジェネレータ・モータ11とバッテリ3との間の電力の授受、モータ2とバッテリ3との間の電力の授受、およびモータ2(の回生電力)とジェネレータ・モータ11との間での電力の授受を制御する。
【0019】
図1中Uは、マイクロコンピュ−タを利用して構成された制御ユニット(コントロ−ラ)であり、CPU、ROM、RAM等を有する。制御ユニットUは、エンジン1の始動を含むその運転制御と、クラッチ4の断続制御と、トルクコンバ−タ5のロックアップクラッチの締結力調整を含む断続制御と、変速機6の変速制御とを行う。また、制御ユニットUは、モータ2の制御(駆動力発生または回生エネルギ回収の切換制御)と、インバータ12の制御とを行う。また、制御ユニットUは、ランプ、ブザーあるいは画面表示を利用した警報器13をも制御する。
【0020】
制御ユニットUによるインバータ12の制御によって、例えば次のような態様で電力の授受の制御が行われる。まず基本的に、バッテリ3からモータ2への供給電力制御(モータ2による走行制御)と、モータ2による回生エネルギをバッテリ2へ供給する制御(充電制御)と、バッテリ3からの電力をジェネレータ・モータ11に供給する制御(エンジンの始動のためのクランキング制御)と、ジェネレータ・モータ11で発生された電力をバッテリ3へ供給する制御(充電制御)と、ジェネレータ・モータ11で発生された電力をモータ2へ供給する制御(モータ2による走行制御)とが行われる。また、バッテリ3の蓄電量がジェネレータ・モータ11を駆動させることのできないほど低下した非常時に、エンジン1を始動させるために、後述するように、モータ2での回生エネルギ(電力)を、バッテリ3へ供給することなく全てジェネレータ・モータ11へ供給する制御をも行う。
【0021】
制御ユニットUには、バッテリ3の蓄電量(例えば発生電圧でみる)が入力される他、検出手段としての各種センサS1〜S3からの信号が入力される。センサS1は、エンジン回転数を検出するものである。センサS2は、駆動軸7の回転数すなわち車速を検出するものである。センサS3は、ブレーキペダル14の操作力(踏み込み力)を検出するものである。
【0022】
次に、バッテリ3の蓄電量が、ジェネレータ・モータ11を駆動させることの可能な程度以上に大きい通常時において、走行状態に応じた駆動力の伝達形態について説明する。
【0023】
[発進時]
モータ2の駆動力のみを利用した走行とされる。
「低速走行時]
モータ2の駆動力のみを利用した走行とされる。
[加速時]
エンジン1とモータ2との両方の駆動力を利用した走行とされる。
[定常走行時]
エンジン1の駆動力のみを利用した走行とされる。
【0024】
[減速時]
モータ2による回生を行って、バッテリ3が充電される(クラッチ4は切断)。
[定常走行時での充電時]
クラッチ4が接続されて、エンジン1の駆動力を利用した走行が行われると共に、ジェネレータ・モータ11がエンジン1により駆動されて、バッテリ3への充電が行われる。
[充電時]
エンジン1によってジェネレータ・モータ11を駆動して、バッテリ3の充電が行われる(クラッチ4は切断されて、エンジン1による走行は行われない)。
【0025】
次に、バッテリ3の蓄電量が所定値以下にまで低下、つまりバッテリ3からの電力供給によってはジェネレータ・モータ11を駆動することが不可能な状態にまで蓄電量が低下した非常時ときの制御内容について、図2以下を参照しつつ説明する。なお、以下の制御では、バッテリ3の蓄電量が、ジェネレータ・モータ11を駆動することは不可能ではあるが、モータ2を駆動してモータ2による走行は可能な状態である場合を前提としており、モータ2をも駆動することが不可能なほどバッテリ3の蓄電量が低下してしまったときは対象外である。
【0026】
まず、図2のフロ−チャ−トにおけるQ(ステップ−以下同じ)1において、フラグが0にリセットされるが、このフラグは、0のときがエンジン1が停止状態であるときを示し、1のときがエンジンが始動されていることを示す。次いで、Q2において、運転者のアクセル踏み込み操作に応じてモータ2のみを利用した走行が行われる。Q3では、バッテリ3の電圧が、所定値Eb0以下であるか否かが判別される。この所定値Eb0は、バッテリ3によってジェネレータ・モータ11を駆動することの可能な範囲での最小電圧(蓄電量)を勘案して、この最小電圧よりもわずかに小さい値として設定されている。
【0027】
Q3の判別でYESのとき、つまり非常時のときは、Q4において、モータ2による節電走行を行わせると共に、非常時であることを示すべく、警報器13が作動される。なお、節電走行は、車両の加速度合を所定値以下に抑制する等して、車速を高めつつ極力必要最小限の走行ができるようにされる。
【0028】
Q4の後Q5において、フラグが1であるか否かが判別されるが、当初はこの判別がNOとなって、Q6に移行する。Q6では、ブレーキ力が所定値FBO以上であるか否かが判別される。Q6の判別でYESのときは、Q7において、車速が所定車速VO以上であるか否かが判別される。Q7の判別でYESのときは、図3のQ11に移行して、モータ2の回生を利用したジェネレータ・モータ11の駆動が行われる。上記Q6、Q7の判別は、後述するように、走行車両の有する現在の運動エネルギが、モータ2による回生つまりブレーキによって、ジェネレータ・モータ11を駆動することのできる十分なエネルギを回収できるか否かの判断となる。なお、Q6の判別でNOのとき、あるいはQ7の判別でNOのときは、それぞれQ2へ移行される。
【0029】
Q7の判別でYESのときの制御となる図3のQ11においては、モータ2が回生モ−ドに切換えられて、回生が行われる。このときの回生量は、バッテリ3の蓄電量が十分大きい通常の減速時に行われるときの回生量よりも大きくなるように設定される。次いで、Q12において、モータ2により回生されたエネルギつまり電力が、バッテリ3へ供給されることなく、直接ジェネレータ・モータ11へ供給されて、当該ジェネレータ・モータ11が駆動されて、エンジン1のクランキングが行われる。
【0030】
引き続き、Q13では、ジェネレータ・モータ11によってエンジン1がクランキングされているのと同調させて、エンジン1を始動させるよう、燃料供給や点火実行を行って、エンジン始動制御が行われる。このとき、通常の始動のときに比してエンジンの振動や騒音の点では不利になっても、エンジン1が容易に始動されるようにエンジン1の制御パラメ−タが変更される。例えば、空燃比、点火時期、燃圧が変更される他、可変吸気機構を有するものであれば吸気弁の閉弁タイミングが変更され、圧縮比可変機構を有するものであれば圧縮比が変更される。
【0031】
Q14の後、Q15において、実際にエンジン1が始動されたか否かが確認される。Q14の判別でYESのときは、Q16において、エンジン1が始動されたことを示すべくフラグが1にセットされる。この後、Q16においてエンジン1によりジェネレータ・モータ11を駆動して、バッテリ3への充電を行う制御が行われる(クラッチ4は切断されて、充電専用にエンジン1を運転)。また、Q14の判別でNOのときは、Q17においてフラグが0にリセットされた後、Q2へ戻る。
【0032】
一旦エンジン1が始動されると、Q5の判別でYESとなって、このときはQ14に移行する(エンジン1が始動されている限り、Q16へ移行して、バッテリ3への充電が継続される)。なお、Q5の判別でYESのときは、直接Q16へ移行させてもよいが、実施形態では、エンストの可能性を考慮して、Q14の判別を一旦行うようにしてある。
【0033】
Q16でのバッテリ3への充電が継続されると、やがてQ3の判別でNOとなる。このときは、Q8に移行して、バッテリ3の蓄電量が十分あるときの通常制御、つまりバッテリ3によってジェネレータ・モータ11を駆動可能な状態での通常の制御が行われる。なお、このときは、節電走行が解除され、また警報も解除される。
【0034】
ここで、前述したQ6、Q7の判別は、次のような観点から設定されている。まず、図4には、車速とブレーキ力とをパラメ−タとして、車両の等運動エネルギ線(回収できる運動エネルギの等しい点を結んだ連続線)が設定されている。すなわち、車速低下のためのブレーキによって回収できる車両の運動エネルギは、ブレーキ力が同じあれば車速が大きいほど大きくなり、車速が同じであればブレーキ力が大きいほど大きくなり、図4はこの傾向を等運動エネルギ線で示したものである。そして、図4の等運動エネルギ線は、ジェネレータ・モータ11を駆動できる電力が回生によって回収できるしきい値を示している。換言すれば、図4に示す等運動エネルギ線よりも、車速が大きい方向あるいはブレーキ力が大きい方向に位置した状態のときに、回生エネルギによってジェネレータ・モータ11を駆動できる状態となる。
【0035】
Q6、Q7の判別は、つまるところ、現在の車両の運動エネルギ状態が、図4の等運動エネルギ線よりも高い運動エネルギ状態にあるか否かの確認である。特に、運転者が望まない急ブレーキとならない範囲でのブレーキ力(モータ2による回生によるブレーキ力)のうち、あまり大きくない範囲でしきい値FBOを設定し(Q6)、このFBOのときの等運動エネルギ線上の車速がQ7での所定車速VOとして設定されている。
【0036】
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば次のような場合をも含むものである。
(1)運転者によるマニュアル操作によるブレーキ時であることを条件として、モータ2による回生を行ってジェネレータ・モータ11を駆動させるようにしてもよい。この運転者によるブレーキ操作時に、ブレーキ操作力に応じた大きさのブレーキ力が得られるようにモータ2の回生量を設定するようにしてもよく、あるいは、ジェネレータ・モータ11を駆動させるのに必要な回生量が得られるように、モータ2の回生量を自動設定してもよい。また、ジェネレータ・モータ11の駆動エネルギを得るために、例えば車速が所定車速以上になったときに、モータ2の回生による自動ブレーキを行うようにしてもよく、この場合はあらかじめ自動ブレーキが作動することを警報するのが好ましい。
(2)走行車両の運動エネルギが所定値以上となったことを条件として、ジェネレータ・モータ11の駆動のための回生を行う場合、車速とブレーキ力とをパラメ−タとする図4の等運動エネルギ線よりも高車速側かつ高ブレーキ力側の領域にあるときに、走行車両の運動エネルギ(回生により回収できるエネルギ)が上記所定値以上であると判定することができる。なお、この場合、回生エネルギが十分得られるように、車速が所定車速以上(例えば図4のVO以上)という条件をさらに付加して、ジェネレータ・モータ11駆動のための回生を実行させるようにすることもできる。
【0037】
(3)トルクコンバ−タ5や変速機6を有しないものであってもよい。
(4)バッテリ蓄電量が所定値以下の非常時においては、バッテリ蓄電量が十分大きい通常時に比して、モータ2による回生の頻度(機会)を高めるようにして、回生によるエネルギを利用したジェネレータ・モータ11の駆動を行える機会を増大させるようにすることもできる。例えば、通常時には、モータ2による回生を行わないような小さな減速時(例えばアクセルの戻し操作時)であっても、車速が所定車速以上あってジェネレータ・モータ11を駆動させることのできるような回生エネルギが回収できるようなときは、回生を利用した通常時よりも大きな減速(ブレーキ作用)を行うようにすることもできる。
【0038】
(5)節電走行の際に、走行や安全に無関係な電気機器類、例えばエアコンやオーデォ等の作動を禁止するようにすることもできる。フロ−チャ−トに示す各ステップあるいはセンサ等の各種部材は、その機能の上位表現に手段の名称を付して表現することができる。また、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。さらに、本発明は、制御方法として表現することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す全体系統図。
【図2】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図3】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。
【図4】走行車両の運動エネルギ(回生エネルギ)を説明するための図。
【符号の説明】
1:エンジン
2:モータ
3:バッテリ
11:ジェネレータ・モータ
13:警報器
14:ブレーキペダル
S1:エンジン回転数センサ
S2:車速センサ
S3:ブレーキ力センサ
U:制御ユニット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
Hybrid vehicles that run using both an engine that obtains (generates) driving force by burning fuel and a motor that obtains (generates) driving force by receiving power supply from a battery have already been put into practical use. . The amount of charge of the battery has a great effect on traveling, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-98502 proposes a device that displays the distance that can be traveled from the current amount of battery charge. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-233607 discloses a device that prohibits the automatic transmission from traveling in the power mode when the charged amount of the battery is reduced.
[0003]
In a hybrid vehicle, a generator (generator) driven by the engine is provided to charge a battery serving as a voltage source of the motor using the engine. On the other hand, in a hybrid vehicle, the engine is frequently started and stopped, that is, the engine is frequently started. In order to start the engine in an extremely short time, the generator is required to generate a large driving force. Therefore, the generator driven by the engine is a large generator motor.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, a battery as a voltage source of a motor can store an extremely large amount of electric power, but the degree of self-discharge is considerably large. If the battery discharges and the amount of stored power drops significantly, the generator / motor cannot be operated even when power is supplied from the battery to the generator / motor, that is, the engine cannot be started. Will happen.
[0005]
For this reason, some hybrid vehicles that have been put into practical use include a small emergency motor that can be driven by a battery with a significantly reduced storage amount, a small emergency generator driven by the emergency motor, and an emergency power generator. When the generator (motor) cannot be driven when the amount of stored power in the battery (large main battery) is significantly reduced by separately mounting a small emergency battery that is charged by the machine, the emergency motor is driven. In some cases, a predetermined amount of power is stored in an emergency battery, and the generator / motor is driven by the emergency battery.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the engine is started using the emergency motor, the emergency generator and the emergency battery in order to cope with an emergency in which the charged amount of the battery is significantly reduced, the emergency battery is sufficiently charged. It takes a very long time, e.g., 10 minutes to several tens of minutes, until the engine can be started, and during this time it is practically impossible to travel. (Because there is a possibility that it becomes impossible to store enough power in the emergency battery if the vehicle runs by motor.)
[0007]
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and its purpose is to start the engine when the charged amount of the battery is significantly reduced, while avoiding any problem even if the running itself is performed immediately. It is another object of the present invention to provide a hybrid vehicle control device capable of shortening the time until the engine is started.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention adopts the following solution. That is, as described in claim 1 of the claims,
In a control device for a hybrid vehicle that travels using an engine that obtains driving force by burning fuel and a motor that obtains driving force by receiving power supply from a battery,
A generator / motor having a function as a generator for charging the battery driven by the engine, and a function as a starter motor for cranking the engine by receiving power supply from the battery;
A charge storage amount detecting means for detecting that the charge amount of the battery is equal to or less than a predetermined value; and stopping the engine when the charge amount of the battery is detected to be equal to or less than the predetermined value. While the motor is running, the motor is driven, and the motor is regenerated at a predetermined timing while the motor is running, and the power obtained by the regeneration is supplied to the generator / motor in preference to the storage of the battery to start the engine. Emergency control means for starting the engine by cranking;
It is provided with. Preferred embodiments based on the above solution are as described in Claims 2 and 3 in the claims.
[0009]
【The invention's effect】
According to the first aspect, when the charged amount of the battery is so low that it is impossible to drive the generator / motor, the vehicle can be driven by the motor for the time being, which is preferable in terms of securing the running. Then, the kinetic energy of the running vehicle is recovered as regenerative energy using a motor, and the generator / motor is driven by the recovered regenerative energy to start the engine (cranking required for starting). It can be done promptly.
[0010]
According to the second aspect, this is preferable in that regenerative energy is efficiently supplied to the generator / motor and the generator / motor is reliably driven.
According to the third aspect, the frequency of performing regeneration, that is, the frequency of starting the engine, is increased, which is preferable in that the engine can be started more reliably.
According to the fourth aspect, more energy can be input to cranking for starting the engine, which is preferable for more reliably starting the engine.
[0011]
According to the fifth aspect, the state in which the startability is prioritized in preference to the vibration and noise of the engine is preferable in that the engine can be started more reliably.
According to claim 6, regeneration is not performed until the vehicle speed, which indicates the kinetic energy of the vehicle, is sufficiently improved, that is, until the kinetic energy of the vehicle becomes large enough to drive the generator / motor without fail. Waiting is preferable for more reliably starting the engine.
[0012]
According to the seventh aspect, the stored amount of the battery is converted into kinetic energy for vehicle running with minimum waste, that is, the regenerative energy used for starting the engine is set to be as large as possible, which is preferable for more reliably starting the engine. It becomes.
According to the eighth aspect, at the time of braking for lowering the vehicle speed (deceleration, stop), in order to increase regenerative energy for driving the generator / motor as much as possible and to make the driver feel as little shock as possible. It will be preferable.
[0013]
According to the ninth aspect, it is preferable to perform regeneration for driving the generator / motor during braking by manual operation so that the driver does not feel a shock.
According to claim 10, the fact that the kinetic energy of the running vehicle has become sufficiently large, that is, the state in which the regenerative energy necessary for driving the generator / motor has been sufficiently obtained, has been detected by the brake. It is preferable to obtain the force and the vehicle speed as parameters easily and accurately, and to surely start the engine.
[0014]
According to claim 11, by performing the regeneration by compensating for the magnitude of the braking force and confirming that the kinetic energy of the traveling vehicle has increased to a degree sufficient to drive the generator motor by the vehicle speed, This is preferable in that the regenerative energy required to drive the generator motor is reliably obtained, and the engine is reliably started.
According to the twelfth aspect, the driver is made to clearly recognize that the special control at the time of emergency when the charged amount of the battery is greatly reduced is performed, so that the driver does not feel uncomfortable. It is preferable to make
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, 1 is an engine, and 2 is a motor. The engine 1 is an internal combustion engine that generates driving force by burning fuel stored in a fuel tank. The engine 1 is a fuel-efficient, late-closing intake type (the closing timing of the intake valve is sufficiently delayed). Stuff). The motor 2 is an electric motor that generates a driving force by receiving power supply from the battery 3, and for example, an IPM synchronous motor is used. The battery 3 is, for example, a nickel-metal hydride battery having a large storage capacity.
[0016]
The driving force of the engine 1 is transmitted to a left and right driving wheel 9 via a clutch (main clutch) 4, a torque converter 5 with a lock-up clutch, and a multi-stage transmission mechanism 6 via a driving shaft 7 and a differential gear 8. You. The drive shaft 7 is connected to (the drive shaft of) the motor 2 via an interlocking mechanism (for example, an interlocking gear mechanism) 10.
[0017]
During traveling, as described later, traveling by only the engine 1 and traveling by only the motor 2 and traveling by both the engine 1 and the motor 2 are appropriately switched according to the traveling state. Of course, the clutch 4 is engaged (connected) when traveling by the engine 1, and the clutch 4 is released (disconnected) when traveling by the motor 2 only.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a generator motor. The generator / motor 11 functions as a generator (generator) that is driven by the engine 1 to generate power, and as a starter motor that receives power supplied from the battery 3 and performs cranking for starting the engine 1. Are appropriately used. Reference numeral 12 denotes an inverter, which transfers power between the generator motor 11 and the battery 3, transfers power between the motor 2 and the battery 3, and transfers power between the motor 2 (regenerated power) and the generator motor 11. Control of the transfer of electric power in the.
[0019]
U in FIG. 1 is a control unit (controller) configured using a microcomputer, and has a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control unit U performs the operation control including the start of the engine 1, the on / off control of the clutch 4, the on / off control including the engagement force adjustment of the lock-up clutch of the torque converter 5, and the shift control of the transmission 6. . The control unit U controls the motor 2 (switching control of driving force generation or recovery of regenerative energy) and controls the inverter 12. The control unit U also controls the alarm 13 using a lamp, a buzzer, or a screen display.
[0020]
By the control of the inverter 12 by the control unit U, the control of the transfer of power is performed in the following manner, for example. Basically, control of power supplied from the battery 3 to the motor 2 (running control by the motor 2), control of supplying regenerative energy by the motor 2 to the battery 2 (charging control), and generation of power from the battery 3 by a generator Control to supply to the motor 11 (cranking control for starting the engine), control to supply the electric power generated by the generator motor 11 to the battery 3 (charging control), and electric power to be generated by the generator motor 11 Is supplied to the motor 2 (running control by the motor 2). Further, in an emergency, in order to start the engine 1 in an emergency when the charged amount of the battery 3 is reduced to such an extent that the generator / motor 11 cannot be driven, the regenerative energy (electric power) of the motor 2 is transferred to the battery 3 as described later. The control is also performed to supply all to the generator / motor 11 without supplying to the generator / motor 11.
[0021]
To the control unit U, in addition to the amount of power stored in the battery 3 (for example, in terms of generated voltage), signals from various sensors S1 to S3 as detection means are input. The sensor S1 detects the engine speed. The sensor S2 detects the rotation speed of the drive shaft 7, that is, the vehicle speed. The sensor S3 detects an operation force (depressing force) of the brake pedal 14.
[0022]
Next, a description will be given of a transmission form of the driving force according to the traveling state in a normal state in which the charged amount of the battery 3 is large enough to drive the generator / motor 11.
[0023]
[At start]
Traveling is performed using only the driving force of the motor 2.
"Driving at low speed"
Traveling is performed using only the driving force of the motor 2.
[When accelerating]
The vehicle travels using the driving force of both the engine 1 and the motor 2.
[During steady driving]
The driving is performed using only the driving force of the engine 1.
[0024]
[During deceleration]
The battery 3 is charged by the regeneration by the motor 2 (the clutch 4 is disconnected).
[When charging during steady running]
The clutch 4 is connected, traveling using the driving force of the engine 1 is performed, and the generator / motor 11 is driven by the engine 1 to charge the battery 3.
[When charging]
The battery 3 is charged by driving the generator / motor 11 by the engine 1 (the clutch 4 is disengaged and traveling by the engine 1 is not performed).
[0025]
Next, an emergency control in which the charged amount of the battery 3 is reduced to a predetermined value or less, that is, the state where the charged amount is reduced to a state where the generator motor 11 cannot be driven by the power supply from the battery 3 The contents will be described with reference to FIG. The following control is based on the premise that the amount of charge in the battery 3 cannot drive the generator / motor 11 but drives the motor 2 to allow the motor 2 to run. If the amount of power stored in the battery 3 is so low that it is impossible to drive the motor 2 as well, it is not a target.
[0026]
First, a flag is reset to 0 at Q (step-the same applies hereinafter) 1 in the flowchart of FIG. 2. When the flag is 0, it indicates that the engine 1 is in a stopped state. Indicates that the engine has been started. Next, in Q2, traveling using only the motor 2 is performed in response to the driver's accelerator depression operation. In Q3, it is determined whether or not the voltage of the battery 3 is equal to or less than a predetermined value Eb0. The predetermined value Eb0 is set as a value slightly smaller than the minimum voltage in consideration of a minimum voltage (amount of power storage) within a range in which the generator / motor 11 can be driven by the battery 3.
[0027]
If the determination in Q3 is YES, that is, in the case of an emergency, in Q4, the power saving traveling by the motor 2 is performed, and the alarm 13 is activated to indicate that it is an emergency. In the power-saving traveling, the required minimum traveling is made possible while increasing the vehicle speed by suppressing the acceleration of the vehicle to a predetermined value or less.
[0028]
After Q4, in Q5, it is determined whether or not the flag is 1, but initially this determination is NO, and the process proceeds to Q6. In Q6, it is determined whether or not the braking force is equal to or greater than a predetermined value FBO. If the determination in Q6 is YES, it is determined in Q7 whether the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed VO. If the determination in Q7 is YES, the process shifts to Q11 in FIG. 3 to drive the generator / motor 11 utilizing the regeneration of the motor 2. The determination of Q6 and Q7 is based on whether or not the current kinetic energy of the traveling vehicle can recover sufficient energy to drive the generator / motor 11 by regeneration or braking by the motor 2 as described later. Will be determined. When the determination in Q6 is NO or when the determination in Q7 is NO, the process is shifted to Q2.
[0029]
In Q11 of FIG. 3 which is the control when YES is determined in Q7, the motor 2 is switched to the regeneration mode and the regeneration is performed. The regenerative amount at this time is set to be larger than the regenerative amount at the time of normal deceleration in which the charged amount of the battery 3 is sufficiently large. Next, in Q12, the energy regenerated by the motor 2, that is, the electric power is directly supplied to the generator / motor 11 without being supplied to the battery 3, and the generator / motor 11 is driven to crank the engine 1 Is performed.
[0030]
Subsequently, in Q13, the engine start control is performed by performing fuel supply and ignition execution so as to start the engine 1 in synchronization with the cranking of the engine 1 by the generator / motor 11. At this time, the control parameters of the engine 1 are changed so that the engine 1 can be easily started even if it is disadvantageous in terms of the vibration and noise of the engine as compared with the normal start. For example, the air-fuel ratio, the ignition timing, and the fuel pressure are changed, and the valve closing timing of the intake valve is changed if the engine has a variable intake mechanism, and the compression ratio is changed if the engine has a variable compression ratio mechanism. .
[0031]
After Q14, it is confirmed in Q15 whether or not the engine 1 has actually been started. If the determination in Q14 is YES, in Q16, the flag is set to 1 to indicate that the engine 1 has been started. Thereafter, in Q16, control is performed to drive the generator / motor 11 by the engine 1 to charge the battery 3 (the clutch 4 is disengaged and the engine 1 is operated exclusively for charging). If NO in Q14, the flag is reset to 0 in Q17, and the process returns to Q2.
[0032]
Once the engine 1 is started, the determination in Q5 becomes YES, and in this case, the process proceeds to Q14 (as long as the engine 1 is started, the process proceeds to Q16, and the charging of the battery 3 is continued. ). Note that when the determination in Q5 is YES, the process may directly proceed to Q16, but in the embodiment, the determination in Q14 is performed once in consideration of the possibility of engine stall.
[0033]
When the charging of the battery 3 in Q16 is continued, the determination of Q3 eventually becomes NO. At this time, the process proceeds to Q8, where normal control when the charged amount of the battery 3 is sufficient, that is, normal control in a state where the battery 3 can drive the generator / motor 11 is performed. At this time, the power saving travel is canceled and the alarm is also canceled.
[0034]
Here, the above-described determination of Q6 and Q7 is set from the following viewpoint. First, in FIG. 4, a constant kinetic energy line of the vehicle (a continuous line connecting points of equal kinetic energy that can be collected) is set using the vehicle speed and the braking force as parameters. That is, the kinetic energy of the vehicle that can be recovered by the brake for decreasing the vehicle speed increases as the vehicle speed increases when the braking force is the same, and increases as the braking force increases when the vehicle speed is the same. FIG. 4 shows this tendency. This is shown by isokinetic energy rays. The isokinetic energy line in FIG. 4 indicates a threshold at which electric power capable of driving the generator / motor 11 can be recovered by regeneration. In other words, the generator motor 11 can be driven by the regenerative energy when the vehicle is located in a direction where the vehicle speed or the braking force is higher than the isokinetic energy ray shown in FIG.
[0035]
The determination of Q6 and Q7 is, after all, whether or not the current kinetic energy state of the vehicle is in a kinetic energy state higher than the isokinetic energy line in FIG. In particular, the threshold value FBO is set in a range that is not so large in the braking force (the braking force by the regeneration by the motor 2) in a range where the driver does not want to apply the sudden braking (Q6). The vehicle speed on the kinetic energy line is set as the predetermined vehicle speed VO at Q7.
[0036]
Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to this, and includes, for example, the following cases.
(1) The regeneration by the motor 2 may be performed to drive the generator / motor 11 on condition that the braking is performed by manual operation by the driver. When the driver operates the brake, the regenerative amount of the motor 2 may be set so that a braking force having a magnitude corresponding to the brake operating force may be obtained, or the regenerative amount may be required to drive the generator / motor 11. The regenerative amount of the motor 2 may be automatically set so that a proper regenerative amount is obtained. Further, in order to obtain the driving energy of the generator / motor 11, for example, when the vehicle speed becomes equal to or higher than a predetermined vehicle speed, automatic braking by regeneration of the motor 2 may be performed. In this case, the automatic braking is activated in advance. It is preferable to warn of this.
(2) When the regeneration for driving the generator / motor 11 is performed on condition that the kinetic energy of the running vehicle is equal to or more than a predetermined value, the constant motion shown in FIG. 4 using the vehicle speed and the braking force as parameters. It can be determined that the kinetic energy of the traveling vehicle (energy that can be recovered by regeneration) is equal to or greater than the predetermined value when the vehicle is on the higher vehicle speed side and higher braking force side than the energy ray. In this case, a condition that the vehicle speed is equal to or more than a predetermined vehicle speed (for example, VO or more in FIG. 4) is further added so that regeneration for driving the generator / motor 11 is executed so that sufficient regenerative energy can be obtained. You can also.
[0037]
(3) The torque converter 5 and the transmission 6 may not be provided.
(4) In an emergency when the charged amount of the battery is equal to or less than the predetermined value, the frequency (opportunity) of regeneration by the motor 2 is increased as compared with a normal time when the charged amount of the battery is sufficiently large, so that the generator using the energy by the regeneration is used. -The opportunity which can drive the motor 11 can be increased. For example, during normal times, even when the vehicle 2 is not decelerating by the motor 2 and the speed is small (for example, when the accelerator is returned), the vehicle speed is equal to or higher than the predetermined vehicle speed and the generator motor 11 can be driven. When energy can be recovered, a larger deceleration (braking action) than in a normal state using regeneration can be performed.
[0038]
(5) During power saving traveling, it is also possible to prohibit the operation of electric devices unrelated to traveling or safety, such as air conditioners and audio equipment. Various components such as each step or sensor shown in the flowchart can be expressed by adding a name of a means to a higher-level expression of its function. In addition, the object of the present invention is not limited to what is explicitly specified, but implicitly includes providing what is expressed as substantially preferable or advantageous. Further, the present invention can be expressed as a control method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a control example of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing a control example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining kinetic energy (regeneration energy) of a traveling vehicle.
[Explanation of symbols]
1: Engine 2: Motor 3: Battery 11: Generator / motor 13: Alarm 14: Brake pedal S1: Engine speed sensor S2: Vehicle speed sensor S3: Brake force sensor U: Control unit

Claims (12)

燃料を燃焼させて駆動力を得るエンジンと、バッテリからの電力供給を受けて駆動力を得るモータとを併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置において、
エンジンにより駆動されて前記バッテリに充電を行うためのジェネレータとしての機能と、該バッテリからの電力供給を受けてエンジンをクランキングさせるためのスタータモータとしての機能とを有するジェネレータ・モータと、
前記バッテリの蓄電量が所定値以下であることを検出する蓄電量検出手段と、
前記蓄電量検出手段により前記バッテリの蓄電量が所定値以下であることが検出されたとき、エンジンの始動を中止させつつモータによる走行を行わせ、モータによる走行中に所定タイミングで該モータの回生を行って、該回生により得られる電力をバッテリへの蓄電に優先して前記ジェネレータ・モータに供給してエンジンをクランキングさせてエンジンを始動させる非常時制御手段と、
を備えていることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In a control device for a hybrid vehicle that travels using an engine that obtains driving force by burning fuel and a motor that obtains driving force by receiving power supply from a battery,
A generator / motor having a function as a generator for charging the battery driven by the engine, and a function as a starter motor for cranking the engine by receiving power supply from the battery;
Charged amount detecting means for detecting that the charged amount of the battery is equal to or less than a predetermined value,
When the charged amount detecting means detects that the charged amount of the battery is equal to or less than a predetermined value, the engine is stopped and the running by the motor is performed, and the regeneration of the motor is performed at a predetermined timing during the running by the motor. Emergency control means for starting the engine by cranking the engine by supplying the power obtained by the regeneration to the generator motor in preference to the storage of the battery,
A control device for a hybrid vehicle, comprising:
請求項1において、
前記回生時に得られる電力が、前記バッテリを経由することなく直接前記ジェネレータ・モータに供給されてエンジンのクランキングが行われる、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 1,
A control device for a hybrid vehicle, wherein electric power obtained during the regeneration is directly supplied to the generator / motor without passing through the battery to perform engine cranking.
請求項1において、
前記バッテリの蓄電量が前記所定値以下であるときは、該バッテリの蓄電量が所定値よりも大きい通常時に比して、回生を行う頻度が高められるような補正が行われる、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 1,
When the charged amount of the battery is equal to or less than the predetermined value, a correction is performed such that the frequency of performing regeneration is increased as compared with a normal state in which the charged amount of the battery is larger than the predetermined value. Hybrid vehicle control device.
請求項1において、
前記非常時制御手段によって前記回生が行われるときは、前記バッテリの蓄電量が前記所定値よりも大きい通常時に比して、回生量が増大されるように補正される、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 1,
When the regenerative operation is performed by the emergency control means, the regenerative amount is corrected so as to be increased as compared with a normal state in which the charged amount of the battery is larger than the predetermined value. Automotive control device.
請求項1において、
前記バッテリの蓄電量が前記所定値以下であるときは、該バッテリの蓄電量が所定値よりも大きい通常時に比して、エンジンを始動させるためのエンジン制御パラメ−タがエンジンの始動性が向上するように補正される、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 1,
When the charged amount of the battery is equal to or less than the predetermined value, the engine control parameters for starting the engine improve the startability of the engine as compared with a normal state where the charged amount of the battery is larger than the predetermined value. A control device for a hybrid vehicle, wherein the control device is corrected to perform the following.
請求項1において、
車速が所定車速以上になったことを条件として、前記非常時制御手段が作動される、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 1,
A control device for a hybrid vehicle, wherein the emergency control means is operated on condition that a vehicle speed becomes equal to or higher than a predetermined vehicle speed.
請求項1において、
前記バッテリの蓄電量が前記所定値以下であるときは、該バッテリの蓄電量が所定値よりも大きい通常時に比して、モータによる走行が前記バッテリの電力消費が節減される方向に補正される、ことを特徴とする車両の走行環境報知装置。
In claim 1,
When the charged amount of the battery is equal to or less than the predetermined value, the traveling by the motor is corrected in a direction in which the power consumption of the battery is reduced as compared with a normal state in which the charged amount of the battery is larger than the predetermined value. A driving environment notification device for a vehicle.
請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、
前記所定のタイミングが、車速を低下させるためのブレーキ時として設定されている、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In any one of claims 1 to 7,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the predetermined timing is set as a braking time for reducing a vehicle speed.
請求項8において、
前記所定のタイミングとしての前記ブレーキ時が、運転者のマニュアル操作によるブレーキ時として設定されている、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 8,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the braking time as the predetermined timing is set as a braking time by a manual operation of a driver.
請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、
前記所定のタイミングが、車速と車速を低下させるためのブレーキ力とをパラメ−タとして設定された車両の運動エネルギが所定値以上であるときとして設定されている、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In any one of claims 1 to 7,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the predetermined timing is set when the kinetic energy of the vehicle, in which the vehicle speed and the braking force for reducing the vehicle speed are set as parameters, is greater than or equal to a predetermined value. Control device.
請求項10において、
前記所定のタイミングが、さらに、車速が所定車速以上であることを条件として設定されている、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In claim 10,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the predetermined timing is further set on condition that a vehicle speed is equal to or higher than a predetermined vehicle speed.
請求項1ないし請求項11のいずれか1項において、
前記バッテリの蓄電量が前記所定値以下であるときに警報が行われる、ことを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
In any one of claims 1 to 11,
A control device for a hybrid vehicle, wherein an alarm is issued when the charged amount of the battery is equal to or less than the predetermined value.
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