JP3701649B2

JP3701649B2 - ハイブリッド車両の駆動力制御装置

Info

Publication number: JP3701649B2
Application number: JP2002332180A
Authority: JP
Inventors: 修齋藤; 哲也長谷部; 裕介多々良
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2022-11-15
Also published as: JP2004162670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の駆動源として、エンジンと第１のモータ、第２のモータを備えたハイブリッド車両の駆動力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両の駆動源として、エンジンと第１のモータ、第２のモータを備えたハイブリッド車両が知られている。例えば、特許文献１には、エンジンと、第１及び第２の電動機を駆動源に持ち、第１の電動機の熱定格を第２の電動機の熱定格よりも高く設定し、第２の電動機の作動制限時に、第１の電動機の出力を増大させて、第２の電動機の作動量を低減させて走行安定性の保持を図る技術が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１１２１１４号公報（段落番号［０００２］〜［０００４］、［００２２］、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の走行安定性の保持を図るためには、上述した従来の技術では必ずしも十分ではない。すなわち、車両の走行状態によっては、第２の電動機の出力を制限せずに運転を行った方が好ましい場合もあるが、その点については考慮されていない。加えて、従来の技術においては、第１および第２の電動機が出力制限された場合については考慮されておらず、要求された駆動力がこれらの電動機の出力を合わせたものより大きい場合には、要求駆動力に見合う出力が供給されない虞がある。この場合には、要求駆動力と実際の出力との差異によりドライバに違和感が生じてしまい、走行時の快適性を損なうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、車両の走行状態に応じて駆動源の出力を制御することで車両の走行安定性の保持を図るハイブリッド車両の駆動力制御装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１に係る発明は、前後輪（例えば、後述する実施の形態における前輪８，後輪９）の一方を車両の運転状態に応じて吸排気弁の運転を休止することにより休筒可能な気筒休止エンジン（例えば、後述する実施の形態におけるエンジン２）及び第１電動機（例えば、後述する実施の形態における第１のモータ３）にて駆動し、前後輪の他方を第２電動機（例えば、後述する実施の形態における第２のモータ４）で駆動するハイブリッド車両の駆動力制御装置であって、車両の運転状態により車両の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段（例えば、後述する実施の形態におけるマネージメントＥＣＵ２１）と、車両の運転状態により第１及び第２電動機の駆動力を算出する電動機駆動力算出手段（例えば、後述する実施の形態におけるモータＥＣＵ２２）と、前記エンジンの休筒状態における前記要求駆動力算出手段にて算出された要求駆動力が、前記電動機駆動力算出手段にて算出された前記第１及び第２の電動機の駆動力の和以上の場合、前記エンジンを休筒状態から駆動状態に切り換えるエンジン制御手段（例えば、後述する実施の形態におけるエンジンＥＣＵ２２）と、前記第１及び第２電動機へ電力を供給する蓄電装置と、該蓄電装置の蓄電量を算出する蓄電量算出手段と、エンジンの休筒状態において、前記蓄電量算出手段にて算出された蓄電量により前記電動機駆動力算出手段にて前記第１電動機の出力制限が行われる場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態から駆動状態に切り換える切換手段とを備え、前記第１電動機と第２電動機の少なくともいずれかによる回生制御中に前記蓄電装置算出手段にて算出された蓄電量により、前記電動機駆動力算出手段にて前記第１電動機と第２電動機の少なくともいずれかの回生出力制限が行われる場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態から駆動状態に切り換えてエンジンフリクションを増加させることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、前記車両の運転状態により第１及び第２電動機の駆動力が算出され、前記算出された要求駆動力が第１及び第２電動機の駆動力の和以下であれば、第１及び第２電動機の駆動力により要求駆動力を供給することができるため、エンジンを休筒状態にして運転することができ燃費の向上を図ることができる。また、前記エンジンの休筒状態における要求駆動力が第１及び第２の駆動力の和以上であれば、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態から駆動状態に切り換えて、エンジンと第１及び第２電動機により要求駆動力を供給することができるため、走行状態が変動した場合であっても要求駆動力を出力させることができ、走行安定性を高めることができる。したがって、ドライバに違和感を与えることがなくなり、走行時の快適性を維持することができる。
【０００８】
また、この発明によれば、前記蓄電装置の蓄電量を一定以上に保つことで、車両に必要な電力を確保しつつ、要求駆動力に見合った出力を供給することができる。
また、この発明によれば、前記エンジン制御手段により前記エンジンフリクションを増加させる制御を行うことで、蓄電装置に余剰な電力が供給されることを防止でき、蓄電装置を保護しつつ走行することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載したものであって、前記第１の電動機のトルクの上限は、前記第２の電動機のトルクの上限よりも高く設定されるとともに、前記第２の電動機の駆動可能車速は、前記第１の電動機の駆動可能車速よりも高く設定されており、前記電動機駆動力算出手段にて前記第１又は第２電動機の少なくとも一方が出力制限される場合には、出力制限されない電動機又はエンジンの出力を、要求駆動力と出力制限される電動機の出力との差とすることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記電動機の少なくとも一方が出力制限された場合であっても、出力制限された電動機を保護しつつ、要求駆動力に見合った出力を供給することができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のものであって、前記エンジンから駆動輪までの駆動力伝達経路に変速機が備えられ、又、前記第１及び第２電動機は回生制御可能に構成され、前記電動機駆動力算出手段にて前記第１又は第２電動機の少なくとも一方が回生制御中におけるトルク制限がされた場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態に保持しつつ、前記変速機の変速状態を変更させる変速制御手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、車両の減速走行時に前記電動機により回生制御を行うことでことで余剰な走行エネルギーを回収でき、前記回生制御中の電動機にトルク制限された場合に、前記エンジンを休筒状態に保持しつつ、該エンジンの変速比を変更することで、例えば駆動輪までの動力伝達経路中の駆動軸回転数を上昇させ、駆動軸に連結されている電動機の回転数を上げることで電動機のトルクを下げることとなり、前記回生制御中の電動機の保護を図ることができると共に、前記エンジンを休筒状態に保持できることで燃費を向上させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるハイブリッド車両の駆動力制御装置を図面と共に説明する。
図１は本発明の実施の形態のハイブリッド車両の駆動力制御装置を示す概略構成図である。同図に示したように、このハイブリッド車両はエンジン２と、第１のモータ３と、第２のモータ４とを駆動源として備えている。前記第１のモータ３はエンジン２に直結され、一体化されている。そして、エンジン２と第１のモータ３とは、クラッチ１１を介してトランスミッション５に接続され、エンジン２と第１のモータ３の少なくとも一方の動力をトランスミッション５を介して出力軸１２に伝達し、前輪８を駆動する。
また、前記クラッチ１１を制御することで、エンジン２および第１のモータ３と、前輪８との接続や分離を行い、これらの駆動源と前輪８との間でエネルギーの伝達や遮断を行うことができる。
【００１６】
一方、第２のモータ４は、前記トランスミッション５に接続されており、その動力を後輪９の出力軸１３（図２参照）に伝達し、後輪９を駆動する。すなわち、本実施の形態におけるハイブリッド車両は、前輪８をエンジン２や第１のモータ３の少なくとも一方で駆動可能とし、後輪９を第２のモータ４で駆動可能とした、４輪駆動の車両である。
【００１７】
また、ハイブリッド車両の減速時に前輪８側から第１のモータ３側に駆動力が伝達されると、第１のモータ３は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。同様にして、ハイブリッド車両の減速時に後輪９側から第２のモータ４側に駆動力が伝達されると、第２のモータ４は発電機として機能して回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
【００１８】
第１のモータ３，第２のモータ４の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ２０からの制御指令を受けてパワードライブユニット（インバータ２８，２９）により行われる。これについては、図３を用いて後述する。パワードライブユニットには第１のモータ３、第２のモータ４と電気エネルギーの授受を行う高圧系のニッケル−水素バッテリ７が接続され、バッテリ７は、例えば、複数のセルを直列に接続したモジュールを１単位として更に複数個のモジュールを直列に接続したものである。
尚、エンジン２は休筒可能な気筒休止エンジンを用いているが、例えば吸気通路内のスロットル弁を全開保持させたり、吸気弁及び排気弁の一方又は双方を全開または全閉保持させる構成、排気ガス還元等エンジンのフリクションを低減させる手法として当業者として容易に種々選択可能である。
【００１９】
図３は図１のハイブリッド車両のブロック図である。同図に示したように、ＥＣＵ２０は、マネージメントＥＣＵ２１と、エンジンＥＣＵ２２と、モータＥＣＵ２３と、バッテリＥＣＵ２４とを備えている。
エンジンＥＣＵ２２は、エンジン２、スロットル（ＴＨ）開度センサ２６、車速センサ２７に接続され、これらから、油圧センサや回転センサの信号やスロットル開度、車速がエンジンＥＣＵ２２にそれぞれ送信される。
【００２０】
モータＥＣＵ２３は、第１のモータ３に接続されたインバータ２８や該モータ３の位置検出手段３０、第２のモータ４に接続されたインバータ２９や該モータ４の位置検出手段３１に接続され、これらから位置信号や温度フェイル情報がモータＥＣＵ２３にそれぞれ送信される。
バッテリＥＣＵ２４は、バッテリ７に接続され、該バッテリ７から電圧、電流、温度の情報がバッテリＥＣＵ２４にそれぞれ送信される。
【００２１】
マネージメントＥＣＵ２１は、エンジンＥＣＵ２２，モータＥＣＵ２３、バッテリＥＣＵ２４、加速度センサ２５に接続されている。エンジンＥＣＵ２２はエンジン２の状態、モータＥＣＵ２３はモータ３，４の状態、バッテリＥＣＵ２４はバッテリ７の残容量（ＳＯＣ）、加速度センサ２５は加速度についての信号を、それぞれマネージメントＥＣＵ２１に送信する。マネージメントＥＣＵ２１は、これらの信号を受信して、エンジンＥＣＵ２２にエンジン始動許可や出力指令についての信号を送信するとともに、モータＥＣＵ２３にモータトルク、出力指令を行う。エンジンＥＣＵ２２は、エンジン２にスロットル開度の調整や休筒指令の信号を送信し、モータＥＣＵ２３は、インバータ２８、２９に駆動信号を送信する。
【００２２】
図４は第１のモータ３と第２のモータ４の、車速（回転数）とトルクに基づく特性を示すグラフである。同図に示したように、第１のモータ３のトルクの上限Ｔ１は、第２のモータ４のトルクの上限Ｔ２よりも高く設定されており、第１のモータ３は第２のモータ４に比べて高いトルクを出力することができる。また、第２のモータ４の駆動可能車速Ｖ２（回転数Ｎ２）は第１のモータ３の駆動可能車速Ｖ２（回転数Ｎ２）よりも高く設定されており、第２のモータ４は第１のモータ３に比べて高い車速まで駆動させることができる。
【００２３】
このように、第１のモータ３を高トルク型のものとすることで、車両の発進時や極低速域等の高いトルクが要求される場合に、第１のモータ３により要求駆動力を供給することができる。また、このときに、クラッチ１１を分離することで、エンジンフリクションによるエネルギーロスを低減できる。また、第２のモータ４を高回転型のものとすることで、車両の高速運転時等に、第２のモータ４単独で、または第１のモータ３やエンジン２とともに要求駆動力を供給することができる。
【００２４】
図５は第１のモータ３、第２のモータ４、エンジン２の出力の制御を示すフローチャートである。また、図８は図５のフローチャートに対応するタイムチャートである。ステップＳ１０で、駆動中の出力制限を判定する場合には、ステップＳ１２で、要求駆動力Ｗｄが第１のモータ３の出力制限Ｗ１と第２のモータ４の出力制限Ｗ２の合計よりも大きいかどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳであればステップＳ１６の処理に進み、判定結果がＮＯであればステップＳ１４の処理に進む。まず、要求駆動力Ｗｄがモータ３，４の合計出力Ｗ１＋Ｗ２よりも小さい場合（判定結果がＮＯの場合）について説明する。
【００２５】
ステップＳ１４では、要求駆動力Ｗｄが第１のモータ３の出力制限より大きいかどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳである場合はステップＳ１８に進み、判定結果がＮＯである場合はステップＳ２０に進む。ステップＳ１８では、第１のモータ３の出力を変化率Ａ（＝ΔＷ１／Δｔ）で減少させていき（図８のｔ１〜ｔ２のモータ３の出力に対応）、ステップＳ２４の処理に進む。一方、ステップＳ２０では、第２のモータ４の出力を変化率Ａで減少させていき、ステップＳ２６の処理に進む。
【００２６】
ステップＳ２４では、前記要求駆動力Ｗｄから第１のモータ３の実出力を減算した値を第２のモータ４の出力に設定して（図８のｔ１〜ｔ２のモータ４の出力に対応）、ステップＳ３０の処理に進む。
ステップＳ２６では、前記要求駆動力Ｗｄから第２のモータ４の実出力を減算した値を第１のモータ３の出力に設定して、ステップＳ３０の処理に進む。
ステップＳ３０では、第１のモータ３と第２のモータ４の出力を合計して要求駆動力Ｗｄを供給可能とする（図８のｔ２〜ｔ３のモータ３、４の出力に対応）。このようにすることで、出力が制限されたモータ３，４の保護を図りつつ、要求駆動力Ｗｄを出力させることができる。
【００２７】
次に、要求駆動力Ｗｄがモータ３，４の合計出力よりも大きい場合（ステップＳ１２の判定結果がＹＥＳの場合）について説明する（図８のｔ３以降に対応）。ステップＳ１６では、エンジン２が休筒状態かどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ２２でエンジン２を休筒から復帰させて駆動状態にして、ステップＳ２８に進む（図８のｔ３以降のエンジン２の出力に対応）。ステップＳ１６の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ２２を介さずにステップＳ２８に進む。ステップＳ２８では、要求駆動力Ｗｄから第１および第２のモータ３、４の実出力を減算した値をエンジン２の出力に設定して、ステップＳ３２の処理に進む。ステップＳ３２では、エンジン２と第１、第２のモータ３，４の出力を合計して要求駆動力Ｗｄを供給可能とする。このようにすることで、要求駆動力Ｗｄがモータ３，４の出力より大きい場合であっても、モータ３，４を保護しつつ要求駆動力Ｗｄを出力させることができる。
【００２８】
図６は第１のモータ３の出力制限を示すフローチャートである。また、図９は図６のフローチャートに対応するタイムチャートである。ステップＳ４０で、第１のモータ３の出力制限の判定処理を開始すると、ステップＳ４２で、エンジン２が休筒状態かどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ４４でエンジン２を休筒状態から復帰させ（図９のｔ５〜ｔ６のエンジン２の出力に対応）、ステップＳ４６の処理に進む。ステップＳ４２の判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４４の処理を行わずにステップＳ４６に進む。
【００２９】
ステップＳ４６では、第１のモータ３の出力を変化率Ａで減少させていく（図９のｔ５〜ｔ６のモータ３の出力に対応）。ついで、ステップＳ４８で、要求駆動力Ｗｄから第１および第２のモータ３、４の実出力を減算した値をエンジン２の出力に設定して、ステップＳ５０の処理に進む。ステップＳ５０では、エンジン２と第１、第２のモータ３，４の出力を合計して要求駆動力Ｗｄを供給可能とする。このようにすることで、要求駆動力Ｗｄが第１のモータ３の出力より大きい場合であっても、モータ３を保護することができ、第２のモータ４の制御を行わずに、要求駆動力Ｗｄを出力させることができる。なお、図９のｔ７以降に示されているように、第１のモータ３の出力制限が解除された場合には、モータ３の出力を増加させて、モータ３，４の出力により要求駆動力Ｗｄを供給するとともに、エンジン２の出力を減少させて休筒状態にすることも可能である。
【００３０】
図７は休筒減速時における回生処理を示すフローチャートである。また、図１０、図１１は図７のフローチャートに対応するタイムチャートである。ステップＳ６０で、休筒減速時の回生処理を開始すると、ステップＳ６２で回生トルクが制限されているかどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合には、ステップＳ６４に進み、判定結果がＮＯの場合には一連の処理を終了する（図１０のｔ９以前に対応）。ステップＳ６４では、回生出力が制限されているかどうかを判定する。この判定結果がＹＥＳの場合にはステップＳ６６に進み、判定結果がＮＯの場合にはステップＳ７０に進む。
【００３１】
ステップＳ６６では、変速比を変更することにより、エンジン２の休筒状態を維持しつつ、エンジンフリクションを増加させることで、制動力を発揮させることができる（図１０のｔ９以降に対応）。そして、ステップＳ６８に進み、制限前の回生出力からエンジンフリクションを減算した値を回生出力に設定して、一連の処理を終了する。
このように、前記エンジン２を休筒状態に保持しつつ、該エンジン２の変速比を変更することで、例えば駆動輪（この場合は前輪８）までの動力伝達経路中の出力軸１２回転数を上昇させ、出力軸１２に連結されているモータ３の回転数を上げることでモータ３のトルクを下げることとなり、前記回生制御中のモータ（この場合は第１のモータ３）の保護を図ることができると共に、前記エンジン２を休筒状態に保持できることで燃費を向上させることができる。
【００３２】
また、ステップＳ７０では、エンジン２を休筒状態から復帰させて駆動状態に切り換える（図１１のｔ１０以降に対応）。そして、ステップＳ７２で、制限前回生出力からエンジンフリクションを減算した値を回生出力に設定して、一連の処理を終了する。このように、前記エンジンフリクションをさらに増加させる制御を行うことで、バッテリ７に余剰な電力が供給されることを防止でき、バッテリ７を保護しつつ走行することができる。
【００３３】
また、本発明は、図１に示したハイブリッド車両に限らず、図２に示したように第２のモータ４を後輪９の出力軸１３上に設けたハイブリッド車両にも適用可能である。この場合には、第２のモータ４と後輪９との間でのエネルギーの伝達効率を高めることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、エンジンを休筒状態にして運転することができ燃費の向上を図ることができる。また、走行状態が変動した場合であっても要求駆動力を出力させることができ、走行安定性を高めることができるため、ドライバに違和感を与えることがなくなり、走行時の快適性を維持することができる。
【００３５】
また、請求項１に係る発明によれば、前記蓄電装置の蓄電量を一定以上に保つことで、車両に必要な電力を確保しつつ、要求駆動力に見合った出力を供給することができる。
また、請求項１に係る発明によれば、蓄電装置に余剰な電力が供給されることを防止でき、蓄電装置を保護しつつ走行することができる。
請求項２に係る発明によれば、前記電動機の少なくとも一方が出力制限された場合であっても、出力制限された電動機を保護しつつ、要求駆動力に見合った出力を供給することができる。
【００３６】
請求項３に係る発明によれば、前記回生制御中の電動機の保護を図ることができるとともに、燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のハイブリッド車両の全体構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のハイブリッド車両の全体構成図である。
【図３】図１のハイブリッド車両のブロック図である。
【図４】第１のモータと第２のモータの、車速（回転数）とトルクに基づく特性を示すグラフである。
【図５】第１のモータ、第２のモータ、エンジンの出力の制御を示すフローチャートである。
【図６】第１のモータ、第２のモータ、エンジンの出力の制御を示すフローチャートである。
【図７】第１のモータ、第２のモータ、エンジンの出力の制御を示すフローチャートである。
【図８】図５のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図９】図６のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図１０】図７のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【図１１】図７のフローチャートに対応するタイムチャートである。
【符号の説明】
２エンジン
３第１のモータ
４第２のモータ
２０ＥＣＵ

Claims

前後輪の一方を車両の運転状態に応じて吸排気弁の運転を休止することにより休筒可能な気筒休止エンジン及び第１電動機にて駆動し、前後輪の他方を第２電動機で駆動するハイブリッド車両の駆動力制御装置であって、
車両の運転状態により車両の要求駆動力を算出する要求駆動力算出手段と、
車両の運転状態により第１及び第２電動機の駆動力を算出する電動機駆動力算出手段と、
前記エンジンの休筒状態における前記要求駆動力算出手段にて算出された要求駆動力が、前記電動機駆動力算出手段にて算出された前記第１及び第２の電動機の駆動力の和以上の場合、前記エンジンを休筒状態から駆動状態に切り換えるエンジン制御手段と、
前記第１及び第２電動機へ電力を供給する蓄電装置と、該蓄電装置の蓄電量を算出する蓄電量算出手段と、
エンジンの休筒状態において、前記蓄電量算出手段にて算出された蓄電量により前記電動機駆動力算出手段にて前記第１電動機の出力制限が行われる場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態から駆動状態に切り換える切換手段とを備え、
前記第１電動機と第２電動機の少なくともいずれかによる回生制御中に前記蓄電装置算出手段にて算出された蓄電量により、前記電動機駆動力算出手段にて前記第１電動機と第２電動機の少なくともいずれかの回生出力制限が行われる場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態から駆動状態に切り換えてエンジンフリクションを増加させることを特徴とするハイブリッド車両の駆動力制御装置。
前記第１の電動機のトルクの上限は、前記第２の電動機のトルクの上限よりも高く設定されるとともに、前記第２の電動機の駆動可能車速は、前記第１の電動機の駆動可能車速よりも高く設定されており、
前記電動機駆動力算出手段にて前記第１又は第２電動機の少なくとも一方が出力制限される場合には、出力制限されない電動機又はエンジンの出力を、要求駆動力と出力制限される電動機の出力との差とすることを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。
前記エンジンから駆動輪までの駆動力伝達経路に変速機が備えられ、又、前記第１及び第２電動機は回生制御可能に構成され、前記電動機駆動力算出手段にて前記第１又は第２電動機の少なくとも一方が回生制御中におけるトルク制限がされた場合には、前記エンジン制御手段によりエンジンを休筒状態に保持しつつ、前記変速機の変速状態を変更させる変速制御手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド車両の駆動力制御装置。