JP3783657B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はハイブリッド車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のハイブリッド車両の制御装置として特開平10−325344号公報に記載の技術がある。この技術は、エンジンの最大トルクが発電機の最大トルクを上回る回転領域において、エンジンのスロットル開度が所定値以上開かないように制限することにより、エンジントルクが発電機の最大許容回生トルクを上回らないようにするものである。つまり、実際のエンジントルクではなく、エンジントルクに影響を及ぼす制御目標値を制限している。
【0003】
【発明が解決しようとしている問題点】
しかしながら、従来技術のような制御目標値を制限する場合には、エンジントルクの制御精度、環境変化、およびエンジン個体のばらつき等により実エンジントルクは目標値と完全には一致しない。
【0004】
そこで、エンジントルクのばらつきの最大幅は推定できるため、実際のエンジントルクが目標値よりも大きくばらつくことを予め考慮してスロットル開度の所定値を設定する。この場合には、エンジントルクが目標値と比較して大きい側へ最大量ばらついたとしても発電機の最大許容回生トルクを上回らないように設定することになる。
【0005】
従って従来技術では、エンジントルクが中央値あるいは小さい側にばらついた場合には、エンジントルクを過小に制限し、最大出力が必要以上に低下することになる。
【0006】
本発明は、このような技術的課題を鑑みてなされたもので、エンジントルクが小さい側にばらついた場合でも、エンジントルクを過剰に制限することなく高い出力を得るハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、ハイブリッド車両の制御装置において、発電機発電電力目標値に基づいてエンジン発生トルク目標値と発電機回転速度目標値を算出し、この発電機回転速度目標値に基づいて前記発電機の回転速度を制御する。また、発電機回生トルク実測値取得し、発電機回生トルク実測値に基づいて算出されたエンジン発生トルク上限値でエンジン発生トルク目標値を制限処理し、制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいてエンジンの発生トルクを制御する。
また、制限処理前のエンジン発生トルク目標値がエンジン発生トルク上限値より大きいときにエンジン発生トルク上限値を段階的に大きくする。
また、エンジン発生トルク上限値は、回生トルク平均値、回生トルクピーク値、最大許容回生トルクの少なくとも一つに基づいて算出する。
【0008】
【作用及び効果】
本発明では、エンジン発生トルクがエンジン発生トルク目標値よりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
また、制限処理前のエンジン発生トルク目標値がエンジン発生トルク上限値より大きいときにエンジン発生トルク上限値を段階的に大きくするため、エンジントルクの出力制限を一時的なものとし、迅速に適切な目標エンジントルクリミッタに復帰することができる。
また、エンジン発生トルク上限値は、回生トルク平均値、回生トルクピーク値、最大許容回生トルクの少なくとも一つに基づいて算出するため、発電機の回生トルクが変動している場合であってもエンジン発生トルク上限値を算出することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
【0010】
図1は本発明に係る制御装置を備えたハイブリッド車両の概略構成を示しており、エンジン1の駆動力は無段変速機(以下、CVT)3を介して図示しない駆動輪に伝達される。CVT3は回転電機4、5からなり、入力側の回転電機4がエンジン1の出力軸2に、出力側の回転電機5が駆動軸7に連結されている。基本的に、回転電機4が発電機として働き、回転電機5は回転電機4の発電した電力によって駆動されるモータとして働くので、以下、回転電機4を発電機、回転電機5をモータという。
【0011】
発電機4、モータ5は永久磁石式交流同期モータ等の交流機であり、それぞれインバータ8と接続されている。発電機4、モータ5の回転速度はインバータ8の駆動周波数に応じて制御され、インバータ8の駆動周波数の比がCVT3の変速比(=入力回転速度/出力回転速度)となる。また、インバータ8にはバッテリ27が接続されている。
【0012】
トランスミッションコントローラ11には、回転速度センサ21(入力回転速度検出手段)からの発電機回転速度(CVT3の入力回転速度)Ni、回転速度センサ22(出力回転速度検出手段)からのモータ回転速度(CVT3の出力回転速度)Noが入力される。トランスミッションコントローラ11は、統合コントローラ13により演算される目標発電機回転速度tNiと目標モータトルクtToとが得られるようにインバータ8の駆動周波数を制御する。
【0013】
また、発電機4、モータ5の間にはクラッチ6が介装されており、クラッチ6を締結することにより発電機4の入力軸とモータ5の出力軸とを連結することができる。クラッチ6はトランスミッションコントローラ11からの指令に応じて制御され、例えば、CVT3の入力回転速度と出力回転速度が等しいときにクラッチ6を締結してエンジン1の駆動力を直接駆動輪に伝達し、これによって発電機4、モータ5の損失を抑制して車両の燃費性能を向上させる。
【0014】
エンジンコントローラ12は、統合コントローラ13により演算される目標エンジントルクtTeが得られるように電子制御スロットル14の開度TVOを制御する。このときスロットル開度に応じた吸入空気量がエンジン1に流れ込み、吸入空気流量Qaは電子制御スロットル14上流に設けたエアフローメータ23(吸入空気量検出手段)により計量される。エンジンコントローラ12では、吸入空気流量Qaとクランク角センサ24で検出されるエンジン回転速度とに基づいて燃料インジェクタ15を用いての燃料噴射制御と点火プラグ16を用いての点火時期制御とを行う。
【0015】
統合コントローラ13には、上記トランスミッションコントローラ11、エンジンコントローラ12を介して、回転速度センサ21、22検出される入力回転速度Ni及び出力回転速度No、エアフローメータ23で検出される吸入空気流量Qa、クランク角センサ24で検出されるエンジン回転速度Neが入力される他、アクセルセンサ31(アクセル踏み込み量検出手段)で検出されるアクセルペダルの踏み込み量APO、センサ32から発電機4の目標発電量等が入力される。統合コントローラ13は、これら入力される各種信号に基づきエンジン1、発電機4及びモータ5を協調動作制御し(制御内容の詳細は後述)、運転者が望む駆動力を高い効率でもって実現する。さらに、停車時や低負荷運転時には、所定のエンジン自動停止条件(車速が所定車速以下、アクセル踏み込み量が所定量以下等)が成立したことを条件としてエンジン1を自動的に停止させ、燃料消費量及び排気エミッションの更なる低減を図る。
【0016】
以下、本実施形態の制御内容について詳細に説明する。図2は、3つのコントローラ11〜13が実行する制御の概略を示す制御ブロック図である。なお、各制御ブロックはエンジン1、発電機4及びモータ5への目標値が所定時間毎(例えば10ms毎)に演算されるよう動作するものとする。
【0017】
目標駆動トルクの生成の制御ブロック201は、アクセルペダルの踏み込み量APO等から目標駆動トルクtTo0を算出し、制御ブロック202に出力され、目標余裕駆動電力POMGNの演算に用いられる。目標駆動トルクtTo0と目標余裕駆動電力POMGNは運転モードを判定する制御ブロック205に送られ、この制御ブロック205にはさらに、バッテリ27の残容量(SOC)と、バッテリ余裕出力PBMGNとが入力される。バッテリ残容量はバッテリ残容量演算の制御ブロック203で演算され、バッテリ余裕出力PBMGNは、このバッテリ残容量に基づきバッテリ余裕出力PBMGNの演算制御ブロック204で演算される。
【0018】
運転モード判定の制御ブロック205には、目標駆動トルクtTo0、目標余裕駆動電力POMGN、バッテリ残容量SOC、バッテリ余裕出力PBMGNが入力され、運転モードFMODEが判定される。目標充放電量tPcの演算の制御ブロック206には、制御ブロック203で演算されたバッテリ残容量SOCが入力されて、目標充放電量tPcが演算される。これら運転モードFMODE、目標充放電量tPcは協調指令値の生成制御ブロック208に出力され、制御ブロック208ではさらに目標駆動トルクtTo0が制御ブロック201から、目標エンジントルクリミッタTTELIMおよび目標エンジントルク補正値TRQERRが制御ブロック207から入力される。
【0019】
協調指令値生成の制御ブロック208では目標モータトルクtToが算出され、モータトルク制御の制御ブロック209に、同じく生成された目標入力回転速度tNiは発電機回転速度制御の制御ブロック210に、同じく生成された燃料カット要求fFCRQと目標エンジントルクtTeはエンジントルク制御の制御ブロック211に出力される。
【0020】
制御ブロック211は、これら入力された信号に基づいてスロットル開度TVOを演算し、スロットル開度制御の制御ブロック213に出力する。制御ブロック210は、入力された目標入力回転速度tNiに基づいて発電機4の回転速度を目標入力回転速度tNiに一致させるための目標発電機トルクTTMBを演算し、発電機トルク制御の制御ブロック212と、目標エンジントルクリミッタTTELIMの演算の制御ブロック207に出力する。
【0021】
目標エンジントルクリミッタTTELIMの演算の制御ブロック207には、さらに目標エンジントルクtTeが入力されて、これら入力値に基づいて目標エンジントルクリミッタTTELIM、目標エンジントルク補正量TRQERRが演算される。
【0022】
以下、各代表的な制御ブロックについて説明する。図3は協調指令値生成の制御ブロック208の詳細を示したブロック図である。
【0023】
これについて説明すると、乗算部B1では、目標トルク生成の制御ブロック201で算出された目標駆動トルクを基本値tTo0[Nm]として、これに出力回転速度No[rad/s](=モータ回転速度)を乗じて目標駆動出力基本値tPo0[W]を演算する。ここで用いられる出力回転速度Noは、センサ22で検出された出力回転速度No[rpm]をブロックB2で所定回転速度NOMIN#[rpm]以上に制限し、ブロックB3で定数G1を乗じて単位を[rad/s]に換算した値である。出力回転速度Noを所定回転速度NOMIN#以上に制限するのは停車時においても目標駆動出力基本値tPo0をゼロ以上の値とし、クリープトルクを発生させるためである。目標駆動トルク基本値tTo0は、例えばアクセル踏み込み量APOと車速VSPに基づき所定のマップを参照して演算される値である。
【0024】
そして、ブロックB5では、上記制限処理後の目標駆動力基本値tPo0に対し、駆動力の応答性を補正するフィルタ処理を施し、ブロックB6、B7ではフィルタ処理後の値tPoを出力回転速度No[rad/s]で除し、さらに定数G2を乗じて目標出力軸トルクtTo[Nm]を演算し、トランスミッションコントローラ11に出力する。
【0025】
一方、加算器B8は上記tPo0にモータ損失LOSSmを加算して目標入力基本値tPo1[W]を演算し、加算器B9は、これに発電機損失LOSSgを加算して目標入力仕事率基本値tPo2[W]を演算する。さらに加算器B10は目標入力仕事率基本値tPo2に制御ブロック206が演算したバッテリ27の目標充放電量tPc[W]を加算し、目標入力仕事率tPo3[W]を演算する。このtPo3が発電機4の目標入力回転速度tNi[rpm]とエンジン1の目標トルクtTe[Nm]を演算する際の基本値となる。
【0026】
ここで、モータ損失LOSSmは、ブロックB11において、出力回転速度No及び目標モータトルクtToに基づき図中に示すモータ損失マップM1を参照することにより演算される。また、発電機損失LOSSgは、ブロックB12において、入力回転速度Ni及び目標エンジントルクtTeの前回値に基づき図中に示す発電機損失マップM2を参照することにより演算される。ブロックB12で発電機トルクではなく目標エンジントルクtTeに基づき発電機損失LOSSgを演算するようにしているのは、発電機4は回転速度制御を行っているので、目標回転速度を実現するために発電機4のトルクは短い周期で変動していることが多く、そのトルク値を用いて発電機損失LOSSgを求めようとすると上記tPo2、tPo3が変動し、それにより目標入力回転速度tNi及び目標エンジントルクtTeまでも変動してしまい、結果としてさらに発電機トルク変動を増大させてしまうことがあるからである。
【0027】
なお、エンジン1を燃料カットして発電機4により力行動作させる場合には、ブロックB13のスイッチ切換により、ブロックB14において入力回転速度Niに基づきエンジンブレーキトルクテーブルT1を参照して演算されるエンジン1のエンジンブレーキトルクTenbr[Nm]がブロックB12に入力され、ブロックB12は、目標エンジントルクtTeの前回値に代えてエンジンブレーキトルクTenbrに基づいて発電機損失LOSSgを演算する。なお、ブロックB13はブロック上方から入力される値(ここでは運転モードFMODE)応じてブロック左側から入力される値のいずれかを選択するスイッチであり、ブロック上方から入力される値に応じていずれの値が選択されるかはブロック左側の各入力線の脇に記載されている(他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。)。
【0028】
ブロックB15では、目標入力仕事率tPo3に基づき図中に示す目標入力回転テーブルT2を参照することにより第1目標入力回転速度基本値tNi1[rpm]を演算する。テーブルT2は発電状態において、目標とする仕事率に対して、予めエンジン1及び発電機4の回転速度を定めておいたものである。例えば、各目標入力仕事率、すなわち各エンジン出力に対して、その出力が得られる回転速度とトルクの組み合わせの中から、最もエンジン1ならびに発電機4の効率が良く、燃費が最良となる組み合わせを定めておく。また、発電機4が力行動作中は、ブロックB16において、目標入力仕事率tPo3に基づきtNi1算出用のテーブルT2とは別のテーブルT3を参照することにより第2目標入力回転速度基本値tNi2が演算される。
【0029】
ブロックB17では、後述する運転モード判定(エンジン停止、発電、モータリング)に従い0rpm、tNi1、tNi2のいずれかを選択し出力する。ブロックB18では、ブロックB17の出力値に対してブロックB5におけるフィルタ処理と同じ位相補正フィルタ処理を施し、フィルタ処理後の値を目標入力回転速度tNiとして制御ブロック210に出力する。
【0030】
ブロックB20では、目標入力仕事率tPo3を現在の入力回転速度Niで除し、ブロックB23で後述する制御ブロック207で演算された目標エンジントルク補正量TRQERRを加算し、これを目標エンジントルク(処理前)tTe1とする。続くブロックB24では、目標エンジントルク(処理前)tTe1に対し、制御ブロック207で演算された目標エンジントルクリミッタTTELIMに従い上限処理を行う。これを目標エンジントルクtTeとしてエンジントルク制御の制御ブロック211に出力する。
【0031】
ここで用いる入力回転速度Niはセンサ21で検出された入力回転速度Ni[rpm]にブロックB21において定数G3を掛けて単位を[rad/s]に変換した値である。なお、ブロックB24内の「min」はブロックB24に入力される2つ値tTe1、TTELIMのうち小さいほうを選択し、出力することを意味する。制御ブロック211では、エンジン運転状態に基づいて目標エンジントルクtTeに対応した目標スロットル開度を演算し、これに従ってスロットル開度を制御することにより、エンジントルクを制御する。
【0032】
したがって、目標エンジントルク(処理前)tTe1を制限する目標エンジントルクリミッタTTELIMを設けたので、実エンジントルクが目標エンジントルクよりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
【0033】
また、ブロックB22では運転モードFMODEが0(エンジン停止)または2(モータリング)のときに燃料カット要求フラグfFCROに燃料カット実行を許可する1をセットし、エンジンコントローラ13に出力する。燃料カット要求フラグfFCROに1がセットされたときはエンジンコントローラ13は燃料インジェクタ15による燃料噴射を停止する。
【0034】
次に、図4は、運転モード判定の制御ブロック205(運転モード判定手段)の詳細説明図である。
【0035】
制御ブロック205は、目標駆動トルクtTo0の値に基づいてモータ5の力行/回生すなわち発電機4の発電/モータリングを判定する発電モード判定部(B31、B32)と、バッテリ27の充電状態SOC及び完爆不能判定fIGNGに基づいてエンジン停止判定を行うエンジン停止判定部(ブロックB33ないしB36)と、これら発電モード判定部及びエンジン停止判定部における判定結果に基づき運転モードFMODEを選択するブロックB37とから構成される。なお、ブロックB31、B33、B34は、ブロックに入力される2つの値の間でブロック内に記載される不等号あるいは等号が成立する場合(ただし、上側に入力される値を左辺に置き、下側に入力される値を右辺に置く)に1を出力し、成立しない場合に0を出力するように機能する(他の図面における同様のブロックも同様に機能するものとする。)。
【0036】
発電モード判定部においては、ブロックB31で目標駆動トルクtTo0と減速判定トルクCSTTO#[Nm]とを比較し、目標駆動トルクtTo0が減速判定トルクCSTTO#以下で車両が減速状態にあるときはブロックB32において発電モードフラグGENMODに「モータリング」を意味する2をセットする。これに対し、目標駆動トルクtTo0が減速判定トルクCSTTO#よりも大きい場合は発電モードフラグGENMODに「発電」を意味する1をセットする。
【0037】
一方、エンジン停止判定部のブロックB33、B34においては次の2つの条件、
▲1▼バッテリ27の充電状態SOC[%]が所定値ISSOC#[%](エンジン停止許可SOC)以上であり、バッテリ27から電力を放電可能な状態であるか否か
▲2▼目標余裕駆動電力POMGN[W]に再始動で必要となる電力(始動時電力PENGST#[W])を加えた値がバッテリ余裕出力PBMGN[W]よりも小さく、バッテリ27から供給できるか否か
が判断され、ブロックB35、B36ではこれらの条件▲1▼及び▲2▼の両方が成立したとき、あるいは、後述する完爆不能判定処理(図6)によって完爆不能判定がなされているとき(フラグfIGNG=1)にエンジン停止判定フラグfENGSTPにエンジン1の始動禁止を示す1をセットする。
【0038】
上記条件▲2▼における目標余裕駆動電力POMGNは、運転者が加速しようとしてモータ5を最大トルク(許容されるトルクの最大値)まで出そうとした場合に現在の走行状態におけるモータ5の消費電力からみて必要となる追加分の電力を意味する。また、バッテリ余裕出力PBMGNは、現在のバッテリ出力に対して、さらにどれくらいの出力をバッテリ27から供給できるかを意味する。これによって、エンジン停止状態からエンジンを再始動して発電を再開するまでモータ5の電力を全てバッテリ27から供給できる場合にエンジン1を停止し発電機4による発電を停止するエンジン停止モードと判定するようにしている。
【0039】
また、完爆不能判定時はエンジン停止判定フラグfENGSTPには常に1がセットされるので、ブロックB37では発電モード判定部の判定結果に拘わらず運転モードFMODEは常に1にセットされ、エンジン1及び発電機4は停止状態になるように制御される。
【0040】
また、図5は目標余裕駆動電力PGMGNの演算の制御ブロック202(目標駆動力演算手段)の詳細説明図である。
【0041】
ブロックB41では、出力回転速度No[rpm]に基づき図中に示すテーブルT4を参照することにより、その回転速度Noにおけるモータ5の最大トルクTOMAX[Nm]を演算する。
【0042】
減算器B42ではこの最大トルクTOMAXから現在の目標駆動トルク基本値tTo0を差し引いて余裕駆動トルクTOMGN[Nm]を演算する。この余裕駆動トルクTOMGNはモータ5の性能よって決まる値であるが、モータ5の仕様によってはこの余裕トルクをすべて出してしまうと駆動力が過大となり、運転者に違和感を与える場合があるので、ブロックB43ではこれを避けるべく最大許容加速度Gに基づき設定される余裕駆動力上限値TOMGMX[Nm]により余裕駆動トルクTOMGNを制限する。余裕駆動トルク上限値TOMGMXは最大許容加速度Gに重力加速度9.8[m/s2]、車両重量[kg]、タイヤ半径[m]を乗じて得られる値を減速比で除して演算される値である。
【0043】
ブロックB44は上記制限処理後の余裕駆動トルクTOMGNにモータ回転速度Noを乗じて目標余裕駆動電力POMGN[W]を演算する。ここで演算に用いられる出力回転速度NoはブロックB45において出力回転速度No[rpm]に定数G3を乗じて単位を[rad/s]に変換したものである。
【0044】
また、図6は統合コントローラ13のバッテリ余裕出力PGMGNの演算の制御ブロック204(バッテリ余裕出力演算手段)の詳細説明図である。
【0045】
ブロックB51ではバッテリ27の充電状態SOC[%]に基づき図中に示すテーブルT5を参照してバッテリ27の最大出力PBmax[W]を演算し、ブロックB52ではこのバッテリ最大出力PBmaxから現在のバッテリ出力PBOUT[W]を差し引いてバッテリ余裕出力PBMGN[W]を演算する。
【0046】
図7は目標エンジントルクリミッタ演算の制御ブロック207の詳細説明図を示す。
【0047】
なお、本実施形態では、目標エンジントルクリミッタTTELIMを算出する際に必要となる発電機4の実回生トルクとして目標発電機トルクTTMBを使用する。モータや発電機の制御では、目標通りのトルクを遅れなく発揮させることができるので、目標発電機トノレクTTMBを実際の回生トルクとみなしても差し支えない。
【0048】
まず、制御ブロック210が算出する目標発電機トルクTTMBはエンジントルクとは符号が反対になるので、エンジントルクと比較しやすい様に、始めに「−1」を乗じておく(乗算器B61)。これに対し、ブロックB62からB65により下式の加重平均計算を行い、発電機トルク加重平均値TGWAVEを設定する。
【0049】
【数1】

Figure 0003783657
ここで、θは演算周期、Tは時定数を表す。本式は一般的な一次遅れフィルタを離散時間系で表したものであり、ローパスフィルタとして機能し、発電機トルクの高周期変動を除去する。
【0050】
この発電機トルク加重平均値TGWAVEと、目標発電機トルクTTMBとの差を減算器B66で算出し、その差が発電機トルク変動幅TGFRCである。TGFRCは、リミッタマージン基本値TELMGBの前回値と比較し(ブロックB67)、前回値以上であれば、ブロックB68でそれを新たなリミッタマージン基本値TELMGBとして設定する。
【0051】
このように、発電機トルク変動幅TGFRCを算出し、発電機トルク加重平均値TGWAVEの変化を推定することで、可能な限り目標エンジントルクリミッタTTELIMのマージンを小さく設定し、より高出力を得ることができる。
【0052】
次にブロックB69ではリミッタマージン基本値TELMGBとリミッタマージン最小値TELMGMN#により下限値制限を行う。なお、ブロックB69内の「max」はブロックB69に入力される2つ値のうち大きいほうを選択して出力することを意味する。リミッタマージン最小値TELMGMN#は0以上の定数である。リミッタマージン最小値TELMGMN#はエンジンの個体バラツキや、回転数制御時の発電機トルク変動幅等に基づいて、最低限考慮しておくべきマージン分を設定する。
【0053】
ブロックB69で選択された値に、リミッタマージン拡大補正量TELMGU[Nm]をブロックB70で加算し、続くブロックB71でリミッタマージン縮小補正量TELMGU[Nm]を減算してリミッタマージンTELMGNを算出する。
【0054】
リミッタマージン拡大補正値TELMGUには、目標発電機トルクTTMB×(−1)の値が発電機最大トルクTGMAX以上となっている状態が所定時間DTGOVF継続したとき定数TELMGU#が代入され、それ以外のとき0が代入される。この処理について説明すると、ブロックB72の判断結果が真(つまり、目標発電機トルクTTMB×(−1)の値が発電機最大トノレクTGMAX未満である)であるときブロックB73のタイマ値がリセットされ、判断結果が偽であるときタイマ値がカウントアップされる。ブロックB73は、タイマ値が所定時間DTGOVFより小さいときfTGOVF=0を出力し、タイマ値が所定時間DTGOVFより大きくなると1を出力する。ブロックB74は、ブロックB73の出力fTGOVFが0であるときリミッタマージン拡大補正値TELMGUに0を代入し、fTGOVFが0であるとき定数TELMGU#を代入する。なお、発電機最大トルクTGMAXは予め設定されたマップM3から現在の発電機回転速度Niに基づいて算出される。同様に、リミッタマージン縮小補正値TELMGDには、目標エンジントルクtTeが目標エンジントルクリミッタTTELIM(前回値)以上となっている状態がDTEOVF継続したとき定数TELMGD#が代入され、それ以外のとき0が代入される。なお、tTeがTTELIMより大きくなることはないので、tTeがTTELIMと等しい(TTELIMによって制限された)状態がDTEOVF継続したときTELMGDにTELMGD#が代入されることになる。この処理は、制限前の目標エンジントルクtTe1がTTELIMより大きい状態がDTEOVF継続したときTELMGDにTELMGD#を代入する処理と同義である。
【0055】
また、定数TELMGU#は定数TELMGD#より大きい値とする。このように2つの定数の関係を設定することで、過回転に至る可能性がある場合により速くエンジントルクリミッタを小さくしてそれを回避したいという要求と、その結果、一時的に過剰にエンジントルクを制限した状態から適切なトルクへトルクリミッタを復帰させる場合には段階的にトルクリミッタを大きくしたいという要求とを両立させることができる。
【0056】
このようにして算出したリミッタマージンTELMGNを、ブロックB78で当該回転における発電機最大トルクTGMAXから減算し、それに目標エンジントルクリミッタ最大値TELMMXによる上限値制限をブロックB79で行う。さらに目標エンジントルク補正量TRQERRをブロックB80で加算して、目標エンジントルクリミッタTTELIMとする。
【0057】
したがって、目標発電機トルク(=発電機4の回生実トルク)tTeが発電機4の最大トルク(発電機の回生トルク許容最大値)TGMAXより大きい場合には、リミッタマージンを大きくして目標エンジントルクリミッタ(エンジン発生トルク上限値)を小さくし、最大トルクTGMAX以下に段階的に設定する。このため、目標発電機トルクtTeが最大トルクを超えた場合でも、その状態を一時的なものとすることができ、発電機4の耐久性を確保することができる。なお、ここでいう発電機4の最大トルクとは、連続運転可能なトルク(回生トルク)の上限値を指すものである。
【0058】
また、目標エンジントルクtTeが目標エンジントルクリミッタTTELIMより大きい場合には、リミッタマージンを小さくして目標エンジントルクリミッタを大きくし、リミッタマージンが大きすぎることによるエンジントルクの出力制限を一時的なものとし、迅速に適切な目標エンジントルクリミッタTTELIMに復帰することができる。
【0059】
さらに目標エンジントルクリミッタ最大値TELMMX、発電機加重平均値TGWAVE、発電機最大トルクTGMAXのうち少なくとも一つに基づいて目標エンジントルクリミッタTTELIMを算出するため、発電機4のトルクが変動している場合であっても目標エンジントルクリミッタTTELIMを算出することができる。
【0060】
ここで、目標エンジントルク補正量TRQERRは、ブロックB81で目標エンジントルクtTeから発電機トルク加重平均値TGWAVEを減算し、この値にブロックB82で定数GTENL#を乗算し、ブロックB83で目標エンジントルク補正量の前回値を加算して算出されるものである。
【0061】
目標エンジントルクリミッタ最大値TELMMXは以下により算出する。まず、運転性を考慮して予め設定した目標駆動トルク変化速度許容値DTTOLM#に出力回転数NoをブロックB84で乗算して発電量変化速度許容値を求め、これをブロックB85において入力回転数Niで除して発電機トルク平均値変化速度予測値とする。これにブロックB86で発電機トルク加重平均値TGWAVE、およびイナーシャトルクIGNEN#×ΔNi(入力回転数Niとその前回値との差)を加算して目標エンジントルクリミッタ最大値TELMMX#を算出する。
【0062】
ここでIGNEN#は、発電機およびエンジンの慣性モーメントの和に、角度単位換算係数(deg→rad/s)および演算周期Δtを乗じた値を設定してある。目標エンジントルクリミッタにイナーシャトルクを加算してあるのは、回転上昇時はエンジンが発生したトルクのうち、慣性によって吸収されてしまう分は予め目標値を制限せずに可能な限りエンジン出力を取り出せるようにするためである。
【0063】
したがって、発電量変化速度許容値と発電機4のイナーシャとエンジン1のイナーシャとに基づいて発電機トルク平均値変化速度予測値を算出するために、現時点での発電機4とエンジン1の運転状態に応じて容易にトルク平均値変化速度予測値を算出することができる。
【0064】
以上説明したように本発明では、ハイブリッド車両の制御装置において、目標発電機トルクTTMB(発電機回生トルク実測値)に基づいて目標エンジントルクリミッタTTELIM(エンジンの発生トルクの上限値)を算出し、このエンジン発生トルク上限値で目標エンジントルクtTe1(エンジン発生トルク目標値)を制限処理を実施し、この制限処理後のエンジン発生トルク目標値tTeに基づいてエンジンの発生トルクを制御するため、エンジン発生トルクがエンジン発生トルク目標値よりも小さい側へばらつきが生じた場合でも、過剰にエンジントルクを制限することがなく、また過回転に至らない範囲でのエンジンと発電機の組み合わせにおいて可能な限り高い出力を得ることができる。
【0065】
目標入力回転速度tNi(発電機回転速度目標値)に基づいて発電機の回転速度を制御する発電機回転数制御ブロック210(発電機回転速度制御手段)は、入力回転数Ni(発電機回転速度実測値)を目標入力回転速度tNiに一致させるための目標発電機トルクTTMB(回生トルクの目標値)を算出する手段と、この回生トルク目標値に基づいて回生トルクを制御する手段(発電機トルク制御ブロック)212とから構成され、発電機回転数制御ブロック210(発電機回生トルク実測値取得手段)は、前記回生トルク目標値TTMBを回生トルクの実測値として取得するため、発電機の目標回生トルクを発電機の実回生トルクとして設定することで、回生トルクを検出するためのトルクセンサを設置する必要をなくし、コストの低減、システムの簡略化を図ることができる。
【0066】
回生トルク目標値TTMB(=発電機回生トルク実測値)が発電機最大トルクTGMAX(発電機の回生トルクの許容最大値)より大きいときにエンジン発生トルク上限値TTELIMを段階的に小さくするため、目標発電機トルクTTMBが最大トルクTGMAXを超えた場合でも、その状態を一時的なものとすることができ、発電機の耐久性を確保することができる。
【0067】
制限処理前のエンジン発生トルク目標値tTe1がエンジン発生トルク上限値TTELIMより大きいときにエンジン発生トルク上限値TTELIMを段階的に大きくするため、エンジントルクの出力制限を一時的なものとし、迅速に適切な目標エンジントルクリミッタTTELIMに復帰することができる。
【0068】
また、エンジン発生トルク上限値TTELIMを段階的に小さくする場合の変化速度は、エンジン発生トルク上限値TTELIMを段階的に大きくする場合の変化速度より大きいため、過回転に至る可能性がある場合により速くエンジントルクリミッタを小さくしてそれを回避したいという要求と、その結果、一時的に過剰にエンジントルクを制限した状態から適切なトルクへトルクリミッタを復帰させる場合には段階的にトルクリミッタを増加補正させたいという要求とを両立させることができる。
【0069】
発電機トルク加重平均値TGWAVE(回生トルク平均値)、目標エンジントルクリミッタ最大値TELMMX#(回生トルクピーク値)、発電機最大トルクTGMAX(最大許容回生トルク)の少なくとも一つに基づいてエンジン発生トルク上限値TTELIMを算出するため、発電機4の回生トルクが変動している場合であっても目標エンジントルクリミッタTTELIMを算出することができる。
【0070】
発電機トルク変動幅TGFRC(回生トルク平均値変化速度予測値)に基づいてエンジン発生トルク上限値TTELIMを算出するため、可能な限り目標エンジントルクリミッタTTELIMのマージンを小さく設定し、より高出力を得ることができる。
【0071】
目標駆動トルク変化速度許容値DTTOLM(発電量変化速度許容値)と発電機イナーシャ及びエンジンイナーシャに基づいて(回生)トルク平均値変化速度予測値を算出するため、現時点での発電機4とエンジン1の運転状態に応じて容易にトルク平均値変化速度予測値を算出することができる。
【0072】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、上記各実施形態は本発明の適用例の一部を示すに過ぎず、本発明の範囲を上記実施形態の構成に限定する趣旨ではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制御装置が適用されるハイブリッド車両の概略構成図である。
【図2】統合コントローラの構成を説明する図である。
【図3】協調指令値生成の制御ブロックの詳細説明図である。
【図4】運転モード判定の制御ブロックの詳細図である。
【図5】目標余裕駆動電力演算の制御ブロックの詳細図である。
【図6】バッテリ余裕出力の演算の制御ブロックの詳細図である。
【図7】目標エンジントルクリミッタの演算の制御ブロックの詳細図である。
【符号の説明】
1 エンジン
4 発電機
5 ジェネレータ
11 トランスミッションコントローラ
12 エンジンコントローラ
13 統合コントローラ
21、22 回転速度センサ
23 エアフローメータ
24 クランク角センサ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional hybrid vehicle control device, there is a technique described in JP-A-10-325344. In this technology, the engine torque exceeds the maximum allowable regenerative torque of the generator by limiting the throttle opening of the engine so that it does not open more than a predetermined value in the rotation range where the maximum torque of the engine exceeds the maximum torque of the generator. It is something to prevent. That is, not the actual engine torque but the control target value that affects the engine torque is limited.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the control target value is limited as in the prior art, the actual engine torque does not completely match the target value due to the control accuracy of the engine torque, environmental changes, and variations in individual engines.
[0004]
Therefore, since the maximum range of variations in engine torque can be estimated, the predetermined value of the throttle opening is set in advance considering that the actual engine torque varies more than the target value. In this case, the engine torque is set so as not to exceed the maximum allowable regenerative torque of the generator even if the maximum amount of the engine torque varies compared to the target value.
[0005]
Therefore, in the prior art, when the engine torque varies to the median value or the smaller side, the engine torque is limited to be too small, and the maximum output is reduced more than necessary.
[0006]
The present invention has been made in view of such technical problems, and provides a control device for a hybrid vehicle that obtains a high output without excessively limiting the engine torque even when the engine torque varies to a small side. For the purpose.
[0007]
[Means for solving problems]
  In the control device for a hybrid vehicle, the present invention calculates an engine generated torque target value and a generator rotational speed target value based on a generator generated power target value, and based on the generator rotational speed target value, Control the rotation speed. Further, the generator regeneration torque actual measurement value is acquired, the engine generation torque target value is limited with the engine generation torque upper limit value calculated based on the generator regeneration torque actual measurement value, and the engine generation torque target value after the limit processing is performed. To control the torque generated by the engine.
  Further, when the engine generated torque target value before the restriction process is larger than the engine generated torque upper limit value, the engine generated torque upper limit value is increased stepwise.
  The engine generated torque upper limit value is calculated based on at least one of the regenerative torque average value, the regenerative torque peak value, and the maximum allowable regenerative torque.
[0008]
[Action and effect]
  In the present invention, even when the engine generated torque varies to a side smaller than the engine generated torque target value, the engine torque is not excessively limited and the engine and generator are not excessively rotated. The highest possible output can be obtained in combination.
  Also, in order to increase the engine generated torque upper limit stepwise when the engine generated torque target value before the limit processing is larger than the engine generated torque upper limit value, the engine torque output limit is temporarily set and quickly It is possible to return to the target engine torque limiter.
  Further, since the engine generated torque upper limit value is calculated based on at least one of the regenerative torque average value, the regenerative torque peak value, and the maximum allowable regenerative torque, even if the regenerative torque of the generator fluctuates, The generated torque upper limit value can be calculated.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0010]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a hybrid vehicle provided with a control device according to the present invention, and the driving force of the engine 1 is transmitted to driving wheels (not shown) via a continuously variable transmission (hereinafter referred to as CVT) 3. The CVT 3 includes rotating electric machines 4 and 5, and the input-side rotating electric machine 4 is connected to the output shaft 2 of the engine 1, and the output-side rotating electric machine 5 is connected to the drive shaft 7. Basically, the rotating electrical machine 4 functions as a generator, and the rotating electrical machine 5 functions as a motor driven by the electric power generated by the rotating electrical machine 4, so that the rotating electrical machine 4 is hereinafter referred to as a generator and the rotating electrical machine 5 is referred to as a motor.
[0011]
The generator 4 and the motor 5 are AC machines such as permanent magnet AC synchronous motors, and are connected to the inverter 8 respectively. The rotational speeds of the generator 4 and the motor 5 are controlled according to the drive frequency of the inverter 8, and the ratio of the drive frequency of the inverter 8 becomes the transmission ratio of the CVT 3 (= input rotational speed / output rotational speed). A battery 27 is connected to the inverter 8.
[0012]
The transmission controller 11 includes a generator rotational speed (input rotational speed of CVT3) Ni from the rotational speed sensor 21 (input rotational speed detecting means), and a motor rotational speed (CVT3) from the rotational speed sensor 22 (output rotational speed detecting means). No.) is input. The transmission controller 11 controls the drive frequency of the inverter 8 so that the target generator rotational speed tNi and the target motor torque tTo calculated by the integrated controller 13 are obtained.
[0013]
Further, a clutch 6 is interposed between the generator 4 and the motor 5, and the input shaft of the generator 4 and the output shaft of the motor 5 can be connected by fastening the clutch 6. The clutch 6 is controlled in accordance with a command from the transmission controller 11. For example, when the input rotational speed of the CVT 3 is equal to the output rotational speed, the clutch 6 is engaged to transmit the driving force of the engine 1 directly to the driving wheels. Thus, the loss of the generator 4 and the motor 5 is suppressed, and the fuel efficiency performance of the vehicle is improved.
[0014]
The engine controller 12 controls the opening degree TVO of the electronic control throttle 14 so that the target engine torque tTe calculated by the integrated controller 13 is obtained. At this time, an intake air amount corresponding to the throttle opening flows into the engine 1, and the intake air flow rate Qa is measured by an air flow meter 23 (intake air amount detection means) provided upstream of the electronic control throttle 14. The engine controller 12 performs fuel injection control using the fuel injector 15 and ignition timing control using the spark plug 16 based on the intake air flow rate Qa and the engine rotational speed detected by the crank angle sensor 24.
[0015]
The integrated controller 13 includes, via the transmission controller 11 and the engine controller 12, the input rotational speed Ni and output rotational speed No detected by the rotational speed sensors 21 and 22, the intake air flow rate Qa detected by the air flow meter 23, the crank The engine rotational speed Ne detected by the angle sensor 24 is input, the accelerator pedal depression amount APO detected by the accelerator sensor 31 (accelerator depression amount detection means), the target power generation amount of the generator 4 from the sensor 32, and the like. Entered. The integrated controller 13 controls the operation of the engine 1, the generator 4 and the motor 5 based on these input signals (details of the control contents will be described later), and realizes the driving force desired by the driver with high efficiency. Further, when the vehicle is stopped or under a low load operation, the engine 1 is automatically stopped on condition that a predetermined engine automatic stop condition (vehicle speed is equal to or less than a predetermined vehicle speed, accelerator depression amount is equal to or less than a predetermined amount) is satisfied, and fuel consumption is reduced. Further reduction in volume and exhaust emissions.
[0016]
Hereinafter, the control content of this embodiment is demonstrated in detail. FIG. 2 is a control block diagram illustrating an outline of control executed by the three controllers 11 to 13. In addition, each control block shall operate | move so that the target value to the engine 1, the generator 4, and the motor 5 may be calculated for every predetermined time (for example, every 10 ms).
[0017]
The target drive torque generation control block 201 calculates the target drive torque tTo0 from the accelerator pedal depression amount APO and the like, and outputs it to the control block 202 for use in calculating the target margin drive power POMGN. The target drive torque tTo0 and the target margin drive power POMGN are sent to the control block 205 for determining the operation mode, and the remaining capacity (SOC) of the battery 27 and the battery margin output PBMGN are further input to the control block 205. . The battery remaining capacity is calculated by the control block 203 for calculating the battery remaining capacity, and the battery margin output PBMGN is calculated by the calculation control block 204 of the battery margin output PBMGN based on this battery remaining capacity.
[0018]
The operation mode determination control block 205 receives the target drive torque tTo0, the target margin drive power POMGN, the remaining battery capacity SOC, and the battery margin output PBMGN, and determines the operation mode FMODE. The remaining battery charge SOC calculated in the control block 203 is input to the control block 206 for calculating the target charge / discharge amount tPc, and the target charge / discharge amount tPc is calculated. The operation mode FMODE and the target charge / discharge amount tPc are output to the cooperative command value generation control block 208. In the control block 208, the target drive torque tTo0 is further transmitted from the control block 201 to the target engine torque limiter TTELIM and the target engine torque correction value TRQERR. Is input from the control block 207.
[0019]
In the control block 208 for generating the cooperative command value, the target motor torque tTo is calculated, and in the control block 209 for motor torque control, the generated target input rotational speed tNi is also generated in the control block 210 for generator rotational speed control. The fuel cut request fFCRQ and the target engine torque tTe are output to the control block 211 for engine torque control.
[0020]
The control block 211 calculates the throttle opening TVO based on these input signals and outputs it to the control block 213 for throttle opening control. The control block 210 calculates a target generator torque TTMB for making the rotational speed of the generator 4 coincide with the target input rotational speed tNi based on the inputted target input rotational speed tNi, and a control block 212 for generator torque control. And output to the control block 207 for calculation of the target engine torque limiter TTELIM.
[0021]
A target engine torque tTe is further inputted to the control block 207 for calculating the target engine torque limiter TTELIM, and the target engine torque limiter TTELIM and the target engine torque correction amount TRQERR are calculated based on these input values.
[0022]
Hereinafter, each representative control block will be described. FIG. 3 is a block diagram showing details of the control block 208 for generating the cooperative command value.
[0023]
This will be described. In the multiplication unit B1, the target drive torque calculated by the target torque generation control block 201 is set as the basic value tTo0 [Nm], and the output rotational speed No [rad / s] (= motor rotational speed) is used. To calculate a target drive output basic value tPo0 [W]. The output rotational speed No. used here is limited to the output rotational speed No [rpm] detected by the sensor 22 to a predetermined rotational speed NOMIN # [rpm] or more in block B2, and is multiplied by a constant G1 in block B3. It is a value converted into [rad / s]. The reason why the output rotation speed No is limited to a predetermined rotation speed NOMIN # or more is to set the target drive output basic value tPo0 to a value of zero or more and generate creep torque even when the vehicle is stopped. The target drive torque basic value tTo0 is a value calculated with reference to a predetermined map based on the accelerator depression amount APO and the vehicle speed VSP, for example.
[0024]
In block B5, the target driving force basic value tPo0 after the limiting process is subjected to a filtering process for correcting the response of the driving force. In blocks B6 and B7, the filtered value tPo is output as the output rotational speed No [ The target output shaft torque tTo [Nm] is calculated by dividing by rad / s] and further multiplied by a constant G2, and is output to the transmission controller 11.
[0025]
On the other hand, the adder B8 adds the motor loss LOSSm to the tPo0 to calculate the target input basic value tPo1 [W], and the adder B9 adds the generator loss LOSSg to the target input power basic value tPo2 [W] is calculated. Further, the adder B10 adds the target charge / discharge amount tPc [W] of the battery 27 calculated by the control block 206 to the target input power basic value tPo2, and calculates the target input power tPo3 [W]. This tPo3 becomes a basic value for calculating the target input rotational speed tNi [rpm] of the generator 4 and the target torque tTe [Nm] of the engine 1.
[0026]
Here, the motor loss LOSSm is calculated in block B11 by referring to the motor loss map M1 shown in the drawing based on the output rotation speed No and the target motor torque tTo. The generator loss LOSSg is calculated in block B12 by referring to the generator loss map M2 shown in the drawing based on the previous values of the input rotational speed Ni and the target engine torque tTe. The reason why the generator loss LOSSg is calculated based on the target engine torque tTe instead of the generator torque in the block B12 is that the generator 4 performs the rotational speed control. In many cases, the torque of the machine 4 fluctuates in a short cycle, and when trying to obtain the generator loss LOSSg using the torque value, the tPo2 and tPo3 fluctuate, and thereby the target input rotational speed tNi and the target engine torque. This is because even tTe may fluctuate, and as a result, the generator torque fluctuation may be further increased.
[0027]
When the engine 1 is fuel-cut and the power generator 4 is operated by the power generator 4, the engine 1 calculated by referring to the engine brake torque table T1 based on the input rotational speed Ni in the block B14 by switching the block B13. Engine brake torque Tenbr [Nm] is input to the block B12, and the block B12 calculates a generator loss LOSSg based on the engine brake torque Tenbr instead of the previous value of the target engine torque tTe. The block B13 is a switch for selecting one of the values input from the left side of the block according to the value input from the upper side of the block (here, the operation mode FMODE). Whether a value is selected is described beside each input line on the left side of the block (similar blocks in other drawings also function in the same manner).
[0028]
In block B15, the first target input rotation speed basic value tNi1 [rpm] is calculated by referring to the target input rotation table T2 shown in the drawing based on the target input power tPo3. The table T2 is a table in which the rotational speeds of the engine 1 and the generator 4 are determined in advance for the target power in the power generation state. For example, for each target input power, that is, for each engine output, among the combinations of rotation speed and torque that can obtain the output, the combination that provides the best efficiency of the engine 1 and the generator 4 and the best fuel consumption is selected. Set it up. During the power running operation of the generator 4, the second target input rotational speed basic value tNi2 is calculated by referring to a table T3 different from the table T2 for calculating tNi1 based on the target input power tPo3 in block B16. Is done.
[0029]
In block B17, one of 0 rpm, tNi1, and tNi2 is selected and output according to the operation mode determination (engine stop, power generation, motoring) described later. In block B18, the same phase correction filter processing as that in block B5 is performed on the output value of block B17, and the value after the filter processing is output to the control block 210 as the target input rotational speed tNi.
[0030]
In block B20, the target input power tPo3 is divided by the current input rotational speed Ni, and in block B23, a target engine torque correction amount TRQERR calculated in a control block 207, which will be described later, is added. ) TTe1. In the subsequent block B24, an upper limit process is performed on the target engine torque (before processing) tTe1 in accordance with the target engine torque limiter TTELIM calculated in the control block 207. This is output to the control block 211 for engine torque control as the target engine torque tTe.
[0031]
The input rotational speed Ni used here is a value obtained by multiplying the input rotational speed Ni [rpm] detected by the sensor 21 by a constant G3 in the block B21 and converting the unit to [rad / s]. Note that “min” in the block B24 means that the smaller one of the two values tTe1 and TTELIM input to the block B24 is selected and output. In the control block 211, the target throttle opening corresponding to the target engine torque tTe is calculated based on the engine operating state, and the engine torque is controlled by controlling the throttle opening in accordance therewith.
[0032]
Therefore, since the target engine torque limiter TTELIM for limiting the target engine torque (before processing) tTe1 is provided, the engine torque is excessively limited even when the actual engine torque varies to a side smaller than the target engine torque. In addition, it is possible to obtain as high an output as possible in a combination of an engine and a generator within a range that does not lead to overspeed.
[0033]
In block B22, when the operation mode FMODE is 0 (engine stop) or 2 (motoring), the fuel cut request flag fFCRO is set to 1 for permitting fuel cut execution, and output to the engine controller 13. When 1 is set in the fuel cut request flag fFCRO, the engine controller 13 stops fuel injection by the fuel injector 15.
[0034]
Next, FIG. 4 is a detailed explanatory diagram of the operation mode determination control block 205 (operation mode determination means).
[0035]
The control block 205 includes a power generation mode determination unit (B31, B32) that determines power running / regeneration of the motor 5, that is, power generation / motoring of the generator 4 based on the value of the target drive torque tTo0, and the charge state SOC of the battery 27 and From an engine stop determination unit (blocks B33 to B36) that performs engine stop determination based on the complete explosion impossibility determination fIGNG, and a block B37 that selects the operation mode FMODE based on the determination results in the power generation mode determination unit and the engine stop determination unit Composed. In addition, in block B31, B33, B34, when the inequality sign or equal sign described in the block is established between the two values input to the block (however, the value input on the upper side is placed on the left side, 1 is output on the right side), and 0 is output when not established (similar blocks in other drawings also function in the same manner).
[0036]
The power generation mode determination unit compares the target drive torque tTo0 with the deceleration determination torque CSTTO # [Nm] in block B31. When the target drive torque tTo0 is equal to or less than the deceleration determination torque CSTTO # and the vehicle is in a deceleration state, block B32 At 2, the power generation mode flag GENMOD is set to 2 which means “motoring”. On the other hand, when the target drive torque tTo0 is larger than the deceleration determination torque CSTTO #, the power generation mode flag GENMOD is set to 1 meaning “power generation”.
[0037]
On the other hand, in the blocks B33 and B34 of the engine stop determination unit, the following two conditions are satisfied:
(1) Whether or not the state of charge SOC [%] of the battery 27 is equal to or greater than a predetermined value ISSOC # [%] (engine stop permitting SOC) and whether or not the battery 27 is capable of discharging electric power.
(2) The value obtained by adding the power required for restarting (starting power PENGST # [W]) to the target margin driving power POMGN [W] is smaller than the battery margin output PBMGN [W] and can be supplied from the battery 27 or not
When both of these conditions (1) and (2) are satisfied in the blocks B35 and B36, or when the complete explosion impossible determination is made by the complete explosion impossible determination process (FIG. 6) described later (FIG. 6). The flag fIGNG = 1) is set to 1 indicating engine start prohibition in the engine stop determination flag fENGSTP.
[0038]
The target margin drive power POMGN in the above condition (2) is the power consumption of the motor 5 in the current running state when the driver tries to accelerate and outputs the motor 5 to the maximum torque (maximum allowable torque). This means the additional power required from the perspective of the situation. Further, the battery margin output PBMGN means how much output can be supplied from the battery 27 with respect to the current battery output. Thus, when all the electric power of the motor 5 can be supplied from the battery 27 until the engine is restarted from the engine stop state to restart the power generation, it is determined as an engine stop mode in which the engine 1 is stopped and the power generation by the generator 4 is stopped. I am doing so.
[0039]
Further, when it is determined that the complete explosion is impossible, the engine stop determination flag fENGSTP is always set to 1. Therefore, the operation mode FMODE is always set to 1 regardless of the determination result of the power generation mode determination unit in the block B37. The machine 4 is controlled so as to be stopped.
[0040]
FIG. 5 is a detailed explanatory diagram of the control block 202 (target driving force calculating means) for calculating the target margin driving power PGMGN.
[0041]
In block B41, the maximum torque TOMAX [Nm] of the motor 5 at the rotational speed No is calculated by referring to the table T4 shown in the drawing based on the output rotational speed No [rpm].
[0042]
The subtractor B42 calculates a margin drive torque TOMGN [Nm] by subtracting the current target drive torque basic value tTo0 from the maximum torque TOMAX. This margin driving torque TOMGN is a value determined by the performance of the motor 5, but depending on the specifications of the motor 5, if all of this margin torque is output, the driving force will be excessive, and the driver may feel uncomfortable. In B43, the marginal driving torque TOMGN is limited by the marginal driving force upper limit value TOMGMX [Nm] set based on the maximum allowable acceleration G to avoid this. The marginal drive torque upper limit value TOMGMX has a maximum allowable acceleration G of 9.8 [m / s]2], A value obtained by dividing the value obtained by multiplying the vehicle weight [kg] and the tire radius [m] by the reduction ratio.
[0043]
A block B44 calculates a target margin driving power POMGN [W] by multiplying the margin driving torque TOMGN after the above limit processing by the motor rotation speed No. Here, the output rotation speed No used in the calculation is obtained by multiplying the output rotation speed No [rpm] by a constant G3 and converting the unit to [rad / s] in the block B45.
[0044]
FIG. 6 is a detailed explanatory diagram of the control block 204 (battery margin output computing means) for computing the battery margin output PGMGN of the integrated controller 13.
[0045]
In block B51, the maximum output PBmax [W] of the battery 27 is calculated with reference to the table T5 shown in the figure based on the state of charge SOC [%] of the battery 27. In block B52, the current battery output is calculated from the battery maximum output PBmax. Battery margin output PBMGN [W] is calculated by subtracting PBOUT [W].
[0046]
FIG. 7 is a detailed explanatory diagram of the control block 207 for calculating the target engine torque limiter.
[0047]
In the present embodiment, the target generator torque TTMB is used as the actual regenerative torque of the generator 4 required when calculating the target engine torque limiter TTELIM. In the control of the motor and the generator, the target torque can be exerted without delay, so the target generator Tonolek TTMB may be regarded as the actual regenerative torque.
[0048]
First, since the sign of the target generator torque TTMB calculated by the control block 210 is opposite to that of the engine torque, it is first multiplied by “−1” so as to be easily compared with the engine torque (multiplier B61). On the other hand, the weighted average calculation of the following equation is performed by blocks B62 to B65, and the generator torque weighted average value TGWAVE is set.
[0049]
[Expression 1]
Figure 0003783657
Here, θ represents a calculation cycle, and T represents a time constant. This equation represents a general first-order lag filter in a discrete time system, and functions as a low-pass filter to remove high-frequency fluctuations in generator torque.
[0050]
A difference between the generator torque weighted average value TGWAVE and the target generator torque TTMB is calculated by a subtractor B66, and the difference is a generator torque fluctuation range TGFRC. TGFRC is compared with the previous value of the limiter margin basic value TELMGB (block B67), and if it is equal to or greater than the previous value, it is set as a new limiter margin basic value TELMGB in block B68.
[0051]
Thus, by calculating the generator torque fluctuation range TGFRC and estimating the change in the generator torque weighted average value TGWAVE, the margin of the target engine torque limiter TTELIM is set as small as possible to obtain higher output. Can do.
[0052]
Next, in block B69, the lower limit value is limited by the limiter margin basic value TELMGB and the limiter margin minimum value TELMGM #. “Max” in the block B69 means that the larger one of the two values input to the block B69 is selected and output. The limiter margin minimum value TELMGMN # is a constant greater than or equal to zero. The limiter margin minimum value TELMGMN # is set to a margin that should be considered at a minimum based on individual variations of the engine, the generator torque fluctuation range at the time of rotational speed control, and the like.
[0053]
The limiter margin expansion correction amount TELMGU [Nm] is added to the value selected in block B69 in block B70, and the limiter margin reduction correction amount TELMGU [Nm] is subtracted in block B71 to calculate the limiter margin TELMGN.
[0054]
The limiter margin expansion correction value TELMGU is substituted with a constant TELMGU # when the value of the target generator torque TTMB × (−1) is equal to or greater than the generator maximum torque TGMAX for a predetermined time DTGOV, When 0 is assigned. This process will be described. When the determination result in block B72 is true (that is, the value of the target generator torque TTMB × (−1) is less than the generator maximum Tonlek TGMAX), the timer value in block B73 is reset, When the determination result is false, the timer value is counted up. The block B73 outputs fTGOVF = 0 when the timer value is smaller than the predetermined time DTGOVF, and outputs 1 when the timer value becomes larger than the predetermined time DTGOVF. The block B74 substitutes 0 for the limiter margin enlargement correction value TELMGU when the output fTGOVF of the block B73 is 0, and substitutes the constant TELMGU # when fTGOVF is 0. The generator maximum torque TGMAX is calculated from a preset map M3 based on the current generator rotational speed Ni. Similarly, the limiter margin reduction correction value TELMGD is assigned a constant TELMGD # when the state in which the target engine torque tTe is equal to or greater than the target engine torque limiter TTELIM (previous value) continues for DTEOVF, and 0 otherwise. Assigned. Since tTe never becomes larger than TTELIM, TELMGD # is substituted into TELMGD when tTe is equal to TTELIM (limited by TTELIM) and continues DTEOVF. This process is synonymous with the process of substituting TELMGD # into TELMGD when the state in which the target engine torque tTe1 before the limit is greater than TTELIM continues for DTEOVF.
[0055]
The constant TELMGU # is set to a value larger than the constant TELMGD #. By setting the relationship between the two constants in this way, there is a request to reduce the engine torque limiter faster and avoid it when there is a possibility of overspeeding, and as a result, engine torque temporarily becomes excessive. In the case where the torque limiter is returned to an appropriate torque from the state where the torque limit is limited, it is possible to satisfy both demands for increasing the torque limiter step by step.
[0056]
The limiter margin TELMGN calculated in this way is subtracted from the generator maximum torque TGMAX at the rotation in block B78, and the upper limit value is limited by the target engine torque limiter maximum value TELMMX in block B79. Further, the target engine torque correction amount TRQERR is added in block B80 to obtain a target engine torque limiter TTELIM.
[0057]
Therefore, when the target generator torque (= the actual regeneration torque of the generator 4) tTe is larger than the maximum torque (the maximum allowable regenerative torque of the generator) TGMAX, the target engine torque is increased by increasing the limiter margin. The limiter (engine generated torque upper limit value) is reduced and set stepwise below the maximum torque TGMAX. For this reason, even when the target generator torque tTe exceeds the maximum torque, the state can be made temporary, and the durability of the generator 4 can be ensured. In addition, the maximum torque of the generator 4 here refers to the upper limit value of the torque (regenerative torque) that can be continuously operated.
[0058]
If the target engine torque tTe is larger than the target engine torque limiter TTELIM, the limiter margin is decreased to increase the target engine torque limiter, and the engine torque output limitation due to the limiter margin being too large is temporarily set. It is possible to quickly return to the appropriate target engine torque limiter TTELIM.
[0059]
Further, when the target engine torque limiter TTELIM is calculated based on at least one of the target engine torque limiter maximum value TELMMX, the generator weighted average value TGWAVE, and the generator maximum torque TGMAX, the torque of the generator 4 varies. Even so, the target engine torque limiter TTELIM can be calculated.
[0060]
Here, the target engine torque correction amount TRQERR is obtained by subtracting the generator torque weighted average value TGWAVE from the target engine torque tTe in block B81, multiplying this value by a constant GTENL # in block B82, and correcting the target engine torque in block B83. It is calculated by adding the previous value of the quantity.
[0061]
The target engine torque limiter maximum value TELMMX is calculated as follows. First, in consideration of drivability, a preset target drive torque change speed allowable value DTTOLM # is multiplied by the output rotational speed No by the block B84 to obtain a power generation amount change speed allowable value, and this is obtained in the block B85 as the input rotational speed Ni. Divided by the generator torque average value change speed prediction value. In block B86, the generator torque weighted average value TGWAVE and the inertia torque IGNEN # × ΔNi (the difference between the input rotational speed Ni and its previous value) are added to calculate the target engine torque limiter maximum value TELMMX #.
[0062]
Here, IGNEN # is set to a value obtained by multiplying the sum of the moments of inertia of the generator and the engine by an angle unit conversion factor (deg → rad / s) and a calculation cycle Δt. The inertia torque is added to the target engine torque limiter because the engine output can be taken out as much as possible without limiting the target value in advance for the portion of the torque generated by the engine that is absorbed by inertia when the engine speed increases. It is for doing so.
[0063]
Therefore, in order to calculate the generator torque average value change speed prediction value based on the power generation amount change speed allowable value, the inertia of the generator 4 and the inertia of the engine 1, the current operating state of the generator 4 and the engine 1 is calculated. The torque average value change speed prediction value can be easily calculated according to the above.
[0064]
As described above, in the present invention, in the hybrid vehicle control device, the target engine torque limiter TTELIM (the upper limit value of the generated torque of the engine) is calculated based on the target generator torque TTMB (the actual value of the generator regeneration torque), The target engine torque tTe1 (engine generated torque target value) is limited using this engine generated torque upper limit value, and the engine generated torque is controlled based on the engine generated torque target value tTe after the limiting process. Even when the torque is less than the engine generated torque target value, the engine torque is not limited excessively, and it is as high as possible in the combination of the engine and the generator within the range that does not lead to overspeed. Output can be obtained.
[0065]
A generator rotational speed control block 210 (generator rotational speed control means) that controls the rotational speed of the generator based on the target input rotational speed tNi (generator rotational speed target value) is an input rotational speed Ni (generator rotational speed). Means for calculating a target generator torque TTMB (target value of the regenerative torque) for making the measured value) coincide with the target input rotational speed tNi, and means for controlling the regenerative torque based on the target value of the regenerative torque (generator torque) Control block) 212, and the generator rotation speed control block 210 (generator regeneration torque actual measurement value acquisition means) acquires the regeneration torque target value TTMB as the actual measurement value of the regeneration torque. By setting the torque as the actual regenerative torque of the generator, it is not necessary to install a torque sensor to detect the regenerative torque, reducing costs It is possible to simplify the system.
[0066]
When the regenerative torque target value TTMB (= actually measured generator regenerative torque) is larger than the generator maximum torque TGMAX (maximum allowable regenerative torque of the generator), the engine generated torque upper limit value TTELIM is decreased stepwise. Even when the generator torque TTMB exceeds the maximum torque TGMAX, the state can be made temporary, and the durability of the generator can be ensured.
[0067]
When the engine generated torque target value tTe1 before the limiting process is larger than the engine generated torque upper limit value TTELIM, the engine generated torque upper limit value TTELIM is increased stepwise, so that the engine torque output limit is temporarily set and quickly appropriate. It is possible to return to the target engine torque limiter TTELIM.
[0068]
Further, the change speed when the engine generated torque upper limit value TTELIM is decreased stepwise is larger than the change speed when the engine generated torque upper limit value TTELIM is increased stepwise, and therefore there is a possibility of overspeeding. A request to quickly reduce the engine torque limiter and avoid it, and as a result, increase the torque limiter step by step when returning the torque limiter to an appropriate torque from a state where the engine torque is temporarily limited excessively. It is possible to satisfy both of the requests for correction.
[0069]
Engine generated torque based on at least one of generator torque weighted average value TGWAVE (regenerative torque average value), target engine torque limiter maximum value TELMMX # (regenerative torque peak value), and generator maximum torque TGMAX (maximum allowable regenerative torque) Since the upper limit value TTELIM is calculated, the target engine torque limiter TTELIM can be calculated even when the regenerative torque of the generator 4 is fluctuating.
[0070]
Since the engine generated torque upper limit value TTELIM is calculated based on the generator torque fluctuation range TGFRC (regenerative torque average value change speed prediction value), the margin of the target engine torque limiter TTELIM is set as small as possible to obtain higher output. be able to.
[0071]
Based on the target drive torque change speed allowable value DTTOLM (power generation amount change speed allowable value), the generator inertia, and the engine inertia, the (regenerative) torque average value change speed prediction value is calculated. The torque average value change speed prediction value can be easily calculated according to the driving state.
[0072]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, each said embodiment shows only a part of application example of this invention, and is not the meaning which limits the range of this invention to the structure of the said embodiment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle to which a control device according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an integrated controller.
FIG. 3 is a detailed explanatory diagram of a control block for generating a cooperative command value.
FIG. 4 is a detailed diagram of a control block for determining an operation mode.
FIG. 5 is a detailed diagram of a control block for calculating a target margin driving power.
FIG. 6 is a detailed diagram of a control block for calculating a battery margin output.
FIG. 7 is a detailed view of a control block for calculation of a target engine torque limiter.
[Explanation of symbols]
1 engine
4 Generator
5 Generator
11 Transmission controller
12 Engine controller
13 Integrated controller
21, 22 Rotational speed sensor
23 Air Flow Meter
24 Crank angle sensor

Claims (12)

エンジンと、エンジンの出力軸に連結された発電機と、車両の駆動軸に連結されたモータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電機の発電電力の目標値を算出する手段と、
この発電機発電電力目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクの目標値を算出する手段と、
前記発電機の回生トルクの実測値を取得する手段と、
この発電機回生トルク実測値に基づいて前記エンジンの発生トルクの上限値を算出する手段と、
このエンジン発生トルク上限値で前記エンジン発生トルク目標値を制限処理する手段と、
前記制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクを制御する手段と、
を備え、
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記制限処理前のエンジン発生トルク目標値が前記エンジン発生トルク上限値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくすることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In a hybrid vehicle control device including an engine, a generator coupled to an output shaft of the engine, and a motor coupled to a drive shaft of the vehicle,
Means for calculating a target value of the generated power of the generator;
Means for calculating a target value of the generated torque of the engine based on the generator generated power target value;
Means for obtaining an actual measurement value of the regenerative torque of the generator;
Means for calculating an upper limit value of the generated torque of the engine based on the actual measurement value of the generator regeneration torque;
Means for restricting the engine generated torque target value with the engine generated torque upper limit value;
Means for controlling the generated torque of the engine based on the engine generated torque target value after the limiting process;
With
The engine generated torque upper limit calculating means increases the engine generated torque upper limit in a stepwise manner when the engine generated torque target value before the limiting process is larger than the engine generated torque upper limit. Control device.
エンジンと、エンジンの出力軸に連結された発電機と、車両の駆動軸に連結されたモータと、を備えたハイブリッド車両の制御装置において、
前記発電機の発電電力の目標値を算出する手段と、
この発電機発電電力目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクの目標値を算出する手段と、
前記発電機の回生トルクの実測値を取得する手段と、
この発電機回生トルク実測値に基づいて前記エンジンの発生トルクの上限値を算出する手段と、
このエンジン発生トルク上限値で前記エンジン発生トルク目標値を制限処理する手段と、
前記制限処理後のエンジン発生トルク目標値に基づいて前記エンジンの発生トルクを制御する手段と、
を備え、
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルクの平均値を算出する手段と、前記発電機回生トルクのピーク値を算出する手段と、発電機最大許容回生トルクを算出する手段と、を有し、
これら回生トルク平均値、回生トルクピーク値、最大許容回生トルクの少なくとも一つに基づいてエンジン発生トルク上限値を算出することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
In a hybrid vehicle control device including an engine, a generator coupled to an output shaft of the engine, and a motor coupled to a drive shaft of the vehicle,
Means for calculating a target value of the generated power of the generator;
Means for calculating a target value of the generated torque of the engine based on the generator generated power target value;
Means for obtaining an actual measurement value of the regenerative torque of the generator;
Means for calculating an upper limit value of the generated torque of the engine based on the actual measurement value of the generator regeneration torque;
Means for restricting the engine generated torque target value with the engine generated torque upper limit value;
Means for controlling the generated torque of the engine based on the engine generated torque target value after the limiting process;
With
The engine generated torque upper limit calculating means is means for calculating an average value of the generator regenerative torque, means for calculating a peak value of the generator regenerative torque, means for calculating a generator maximum allowable regenerative torque, Have
A control apparatus for a hybrid vehicle, wherein an engine generated torque upper limit value is calculated based on at least one of the regenerative torque average value, the regenerative torque peak value, and the maximum allowable regenerative torque .
前記エンジン発生トルク制御手段は、前記エンジンが吸入する空気量を制御することにより発生トルクを制御することを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置。 The hybrid engine control device according to claim 1 or 2 , wherein the engine generated torque control means controls the generated torque by controlling an amount of air taken in by the engine . 前記発電機の回転速度の実測値を検出する手段と
前記発電機発電電力目標値に基づいて前記発電機の回転速度の目標値を算出する手段と
この発電機回転速度目標値に基づいて前記発電機の回転速度を制御する手段とを備え
この発電機回転速度制御手段は、前記発電機回転速度実測値を前記発電機回転速度目標値に一致させるための回生トルクの目標値を算出する手段と、この回生トルク目標値に基づいて回生トルクを制御する手段とから構成され
前記発電機回生トルク実測値取得手段は、前記回生トルク目標値を回生トルクの実測値として取得することを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置。
Means for detecting a measured value of the rotational speed of the generator ;
Means for calculating a target value of the rotational speed of the generator based on the generator generated power target value ;
Means for controlling the rotational speed of the generator based on the generator rotational speed target value ,
The generator rotational speed control means includes means for calculating a target value of the regenerative torque for making the actual generator rotational speed value coincide with the generator rotational speed target value, and the regenerative torque based on the regenerative torque target value. And means for controlling
The hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein the generator regeneration torque actual measurement value acquisition unit acquires the regeneration torque target value as an actual measurement value of the regeneration torque .
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルク実測値が前記発電機の回生トルクの許容最大値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さく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制御装置。The engine generated torque upper limit calculating means reduces the engine generated torque upper limit in a stepwise manner when the generator regeneration torque actual measurement value is larger than an allowable maximum value of the generator regeneration torque. Item 2. The hybrid vehicle control device according to Item 1 . 前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さくする場合の変化速度は、前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくする場合の変化速度より大きいことを特徴とする請求項5に記載のハイブリッド車両の制御装置。  6. The hybrid vehicle according to claim 5, wherein a change speed when the engine generated torque upper limit value is decreased stepwise is greater than a change speed when the engine generated torque upper limit value is increased stepwise. Control device. 前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルク実測値が前記発電機の回生トルクの許容最大値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さくすることを特徴とする請求項2に記載のハイブリッド車両の制御装置。The engine generated torque upper limit calculating means reduces the engine generated torque upper limit in a stepwise manner when the generator regeneration torque actual measurement value is larger than an allowable maximum value of the generator regeneration torque. Item 3. The hybrid vehicle control device according to Item 2 . 前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記制限処理前のエンジン発生トルク目標値が前記エンジン発生トルク上限値より大きいときに前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくすることを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド車両の制御装置。The engine generated torque upper limit calculating means increases the engine generated torque upper limit in a stepwise manner when an engine generated torque target value before the limiting process is larger than the engine generated torque upper limit. control apparatus for a hybrid vehicle according to 7. 前記エンジン発生トルク上限値を段階的に小さくする場合の変化速度は、前記エンジン発生トルク上限値を段階的に大きくする場合の変化速度より大きいことを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド車両の制御装置。 9. The hybrid vehicle according to claim 8, wherein a change speed when the engine generated torque upper limit value is decreased stepwise is greater than a change speed when the engine generated torque upper limit value is increased stepwise . Control device. 前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルクの平均値を算出する手段と、前記発電機回生トルクのピーク値を算出する手段と、発電機最大許容回生トルクを算出する手段と、を有し
これら回生トルク平均値、回生トルクピーク値、最大許容回生トルクの少なくとも一つに基づいてエンジン発生トルク上限値を算出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制御装置
The engine generated torque upper limit calculating means is means for calculating an average value of the generator regenerative torque, means for calculating a peak value of the generator regenerative torque, means for calculating a generator maximum allowable regenerative torque, Have
2. The hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein an engine generated torque upper limit value is calculated based on at least one of the regenerative torque average value, the regenerative torque peak value, and the maximum allowable regenerative torque .
前記エンジン発生トルク上限値算出手段は、前記発電機回生トルク平均値の変化速度の予測値を検出する手段を有し、この回生トルク平均値変化速度予測値に基づいてエンジン発生トルク上限値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のハイブリッド車両の制御装置 The engine generated torque upper limit calculating means has means for detecting a predicted value of the change speed of the generator regenerative torque average value, and calculates the engine generated torque upper limit value based on the regenerative torque average value change speed predicted value. The hybrid vehicle control device according to claim 1, wherein the control device is a hybrid vehicle control device . 前記発電機回生トルク平均値変化速度予測値検出手段は、発電量変化速度許容値と発電機イナーシャ及びエンジンイナーシャに基づいて回生トルク平均値変化速度予測値を算出することを特徴とする請求項11に記載のハイブリッド車両の制御装置 12. The generator regenerative torque average value change speed prediction value detection means calculates a regenerative torque average value change speed prediction value based on a power generation amount change speed allowable value, a generator inertia, and an engine inertia. The control apparatus of the hybrid vehicle described in 2 .
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