JP3841052B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
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】
ハイブリッド車両における効率向上を狙いとして、車両走行状態に応じて電動機で消費される電力のみを発電機から供給するようにしたものが提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
走行状態の変化に伴い電動機の出力は時々刻々変化するが、その出力変化に対応して過不足なく電力をリアルタイムに発電機から供給することができれば、バッテリにおける電力損失を最小限にとどめ、エンジンの出力を効率良く電動機へ伝達することができる。また、バッテリの充放電を最小限にすることにより、電力損失を低減できるだけでなく、バッテリ搭載容量を最小限にすることができる。バッテリはハイブリッド車両において大きなコスト及び重量割合を占めるため、それを小型化することができれば、コストだけでなく燃費や動力性能でも大きな効果が得られる。
【0004】
ところで、バッテリ搭載容量を小さくすると、減速時のブレーキ性能の確保とエネルギ回生のため、電動機を発電機として機能させて電力を回生する場合、減速運転期間が長くなるときなど、回生電力を全て蓄えることができないことがある。そこで、減速時に回生電力が余剰となる場合に、発電機を力行させてエンジンを燃焼を伴わない状態で強制回転させ、ブレーキ性能を確保する一方で、回生した電力を消費させ、バッテリの過充電を防ぎ、その劣化、損傷を回避するようにしている(特許文献2参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−14650号公報
【特許文献2】
特開平8−79914号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、発電機で消費すべき余剰の回生電力が少ない場合には、エンジン並びに発電機の回転数をできだけ低くする必要がある。ところが、エンジンは燃焼を伴わないモータリング状態のため、低速で安定回転させるには、発電機は比較的大きなトルクが必要となる。例えば、エンジンをアイドル回転数程度で安定回転させるのは困難で、安定回転のために要求される回転数はこれよりも高く、その分だけ発電機での消費電力が大きくなり、場合によっては電動機の回生電力を越えてしまい、この状態ではかえってバッテリに蓄えられた電力が消費され、バッテリSOCが低下してしまう。これに対して、電力回生を減速途中で止めれば、電動機の負荷がなくなってエンジンブレーキが急に効かなくなり、減速度の違和感をもたらす。
【0007】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、減速時に回生された電力が小さいときでも発電機での消費を可能として、車両停止直前まで電力回生を行い、エンジンブレーキの効きを確保できるようにすることを目的とする。
御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンと、エンジン出力軸に連結される発電機と、車両の駆動軸に連結される電動機と、発電機と電動機に接続されるバッテリとを備え、車両の減速時に前記電動機で回生される電力を発電機に供給して消費するようにしたハイブリッド車両において、車両の減速時に前記発電機で消費すべき電力を算出する手段と、算出した電力値が所定値よりも大きいときには前記発電機によりエンジンを燃料供給することなくモータリング回転させる一方、算出した電力値が前記所定値よりも小さいときには前記発電機によりエンジンを燃料を供給して燃焼させつつファイアリング回転させる手段とを備えることを特徴とする。
【0009】
【発明の作用・効果】
車両の減速時に発電機で消費すべき電力値が所定値よりも大きいときには発電機により、エンジンを燃料供給することなくモータリング回転させ、また前記所定値よりも小さいときには、発電機により、エンジンに燃料を供給して燃焼させつつファイアリング回転させている。エンジンを安定限界内でモータリングさせるときの発電機の消費電力に比較して、エンジンをファイアリングさせての発電機の消費電力は小さくでき、このため、緩やかな減速時など回生電力が小さく、発電機の消費電力が小さいときでも、エンジンをファイアリングすることにより、車両の停止直前まで発電機での電力消費を可能として、安定したエンジンブレーキ性能を確保できる。
【0010】
【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。
【0011】
図1は本発明が適用されるハイブリッド車両のシステム構成図である。
【0012】
この車両では、従来の機械式変速機に代えて、無段変速機として機能する電気パワートレイン5がエンジン1に接続されている。電気パワートレイン5は、主に発電機として使用される第1の回転電機(以下、発電機)2と主に電動機として使用される第2の回転電機(以下、電動機)4とで構成される。
【0013】
発電機2のロータ軸がエンジン1のクランク軸に連結され、電動機4のロータ軸(以下、出力軸)6は図示しない減速機を介して駆動軸(駆動輪が取付けられる回転軸)に連結される。
【0014】
発電機2、電動機4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に接続されている。発電機2、電動機4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電気パワートレイン5の入出力軸の回転速度比(変速比)となる。インバータ8はさらにバッテリ9(リチウムバッテリあるいはニッケル水素バッテリ等)と接続されている発電機2と電動機4の間にはクラッチ3が介装されており、このクラッチ3が締結されるとエンジン1と出力軸6が直結状態となってエンジン1で直接出力軸6を駆動することができる。クラッチ3は例えば電気パワートレイン5の発電機回転速度と電動機回転速度が一致したときに締結され、発電機2と電動機4における損失を抑制して車両の燃費性能を向上させることができる。
【0015】
また、電気パワートレイン5には、発電機2のロータ回転速度(以下、発電機回転速度)Niを検出する発電機回転速度センサ24と、電動機4のロータ回転速度(以下、電動機回転速度)Noを検出する電動機回転速度センサ21とが取付けられている。
【0016】
一方、エンジン1の吸気通路には電子制御式スロットル装置14が設けられており、スロットル開度は必要とされる発電電力に応じて設定される目標エンジントルクが実現されるよう運転者のアクセル操作とは独立して制御される。エンジン1にはこの他、吸入空気量を検出するエアフローメータ13、クランク角を検出するクランク角センサ23が取付けられている。
【0017】
統合コントロールユニット(GCU)10は、基本的には、アクセル操作量センサ22によって検出されたアクセル操作量等に基づき運転者が要求する駆動力を求め、要求駆動力が実現されるようにトランスミッションコントロールユニット(TCU)12を介して電動機4のトルク制御を行う。また、電動機4の駆動出力(消費電力)に見合った発電電力が得られるようにトランスミッションコントロールユニット12を介しての発電機2の回転速度制御及び、エンジンコントロールユニット(ECU)11を介してのエンジン1のトルク制御も併せて行う、すなわち、インジェクタ15からの燃料噴射量と、点火プラグ16の点火時期を制御する。
【0018】
さらに、統合コントロールユニット10は、車両の減速時は、電動機4を発電機として機能させることにより電力を回生し、さらにこの回生電力によりバッテリ9が満充電に近い状態にあるときは、エンジン1を強制回転させるため、発電機2を電動機として力行させることによって余剰電力を消費し、このとき、バッテリ余剰電力の大きさに応じて、エンジン1をモータリング(燃料を供給せずに燃焼を伴わない運転)したりファイアリング(燃料を供給しての燃焼を伴う運転)したりすることで、過不足無く余剰電力を適切に消費できるようにしている。
【0019】
図2は、統合コントロールユニット10が行う車両制御の内容を示したブロック図である。
【0020】
101は運転状態を代表する信号に基づいて、車両の目標駆動トルクを生成する目標駆動トルク生成部である。102はバッテリ6の充電状態を演算するバッテリSOC演算部である。103はこれら目標駆動トルク生成部101からの出力と、バッテリSOC演算部102からの出力に基づいてエンジン1の運転モードである、エンジン停止、発電、モータリングなどを判定する運転モード判定部である。104はバッテリSOC演算部102の出力に基づいて目標充放電量を演算する目標充放電量演算部である。
【0021】
105は、これら目標駆動トルク生成部101、運転モード判定部103、目標充放電量演算部104の各出力に基づいて、電動機4の目標モータトルク、発電機2の目標入力回転数、エンジン1の目標エンジントルク並びに燃料カット要求をそれぞれ演算する協調指令値生成部であり、この出力は、それぞれ電動機4の出力を制御するモータトルク制御部106、発電機2の回転数を制御する発電機回転数制御部107、エンジントルクを制御するエンジントルク制御部108に出力される。
【0022】
図3は、前記運転モード判定部103を詳細に示すブロック図である。
【0023】
最小減速回生判定部31では、前記目標駆動トルク生成部101から入力する発電機2の目標発電電力tPo3 と最小減速回生電力MNPREG#とを比較し、tPo3がMNPREG#以下のときに、切換信号を出力して第1のモード切換部42を切り換え、モータリングモード(GEMODE=2)を出力させ、tPo3がMNPREG#以上のときは、モード切換部42の発電モードをファイアリングモード(GENMODE=1)とする。
【0024】
ここで目標発電電力tPo3が最小減速回生電力MNPREG#以上の状態は、減速中の回生電力が低いことを意味し、例えば非常に緩い下り坂を下る場合や、車両が減速から停止間際な状態に入ったときなどが想定される。
【0025】
なお、最小減速回生電力MNPREG#は負の値であり、図5の最小モータリング電力に相当するもので、tPo3がMNPREG#以下とは、発電機で消費すべき電力の大きさが最小モータリング消費電力の大きさよりも大きい場合である。
【0026】
また、tPo3がMNPREG#以上となる状況は、発電機で消費すべき電力の大きさが最小モータリング消費電力の大きさより小さい場合(tPo3は負値)と、発電機で発電を行う場合(tPo3は正値)とがある。
【0027】
最小発電要求判定部32は、前記した目標発電電力tPo3と最小発電要求電力MNPGEN#とを比較し、tPo3がMNPGEN#以上のときに「1」となり、tPo3がMNPGEN#以下のときは「0」を出力する。また、バッテリ比較部33はバッテリSOCが下限所定値(SOCLLM#+下ヒステリシスHYSSLL#)以下のときに「1」を出力し、バッテリSOCがSOCLLM#以上のときは「0」を出力する。バッテリ比較部34はバッテリSOCが上限所定値(SOCCULM#−上ヒステリシスHYSSUL#)以上のときに「1」を出力し、バッテリSOCがSOCULM#以下のときは「0」を出力する。また、車速比較部35は、車速VSPが所定値(VMTPRP#-上ヒステリシスHYSVMP)以上のときに「1」を出力し、車速VSPがVMTPRP#以下のときには「0」を出力する。
【0028】
そして、エンジン始動要求判定部38が、上記いずれか一つでも「1」の出力があるときには、エンジン始動要求フラグfESTRREQを「1」としてエンジン始動要求し、これに対して上記いずれもが「0」のときには、エンジン始動要求フラグfESTRREQを「0」とする。
【0029】
これにより、目標発電電力tPo3における判定ではエンジン1の効率を考慮し、最小発電要求電力以下の効率の悪い低負荷ではエンジン1を停止させるようにしている。また、バッテリSOCについては、過剰な蓄電および放電を抑制し、例えば長い下り坂の走行など電動機4により電力回生が活発に行われる場合には、バッテリSOCが上限所定値SOCUL#以上となる判定により、エンジン始動要求を成立させずにバッテリ9の過剰な蓄電を抑制する。
【0030】
車速比較部36は車速VSPが下限所定値(VDCOFF#+下ヒステリシスHYSVOF#)以下となった場合に「1」を出力する。
【0031】
そして、減速回生禁止判定部39は、前記バッテリSOCが上限所定値(SOCUL#-上ヒステリシスHYSSUL#)以上、アイドルスイッチ37がオン、かつ車速VSPが上記下限所定値(VDCOFF#+下ヒステリシスHYSVOF#)以下となった場合、減速回生禁止判定フラグfDCREGを「1」にする。
【0032】
逆にバッテリSOCが所定値SOCUL#以下となるか、アイドルスイッチがオフとなるか、あるいは車速VSPが下限所定値VDCOFF#以上のいずれか一つでも成立したら、減速回生禁止判定フラグfDCREGを「0」にする。
【0033】
次に、エンジン停止禁止判定部41では、前記エンジン始動要求判定部38と、減速回生禁止判定部39の信号反転部40を介しての出力とに基づいて、エンジン停止禁止判定フラグfESTPINHを判定する。すなわち、エンジン始動要求フラグfESTRREQ=1で、かつ減速回生禁止判定フラグfDCREG=1のときに、エンジン停止禁止判定フラグfESTPINH=1となり、エンジン始動要求フラグfESTRREQ=0となるか、減速回生禁止判定フラグfDCREG=1のいずれかで、エンジン停止禁止判定フラグfESTPINH=0となる。
【0034】
これにより車両の走行状態、バッテリのSOCおよび目標発電電力tpO3によりエンジンの始動要求の基本フラグとしている。
【0035】
さらに、エンジン停止禁止判定フラグfESTPINHに基づき、第2のモード切換部43が、fESTPINH=1のときは、運転モードFMODE=発電モードGENMODとし、fESTPINH=0のときは運転モードFMODE=0としてエンジンを停止する。
【0036】
図4は前記協調指令値生成部105を詳細に示すブロック図である。
【0037】
ブロックB1では、前記した減速回生禁止判定フラグfDCREGに応じて、目標駆動トルクtTo0[Nm]か、0[Nm]のいずれかを選択し、選択した値をtTO01として出力する。
【0038】
すなわち、fDCREG=1(減速回生禁止)のときは0[Nm]を選択し、fDCREG=0のときはtTo0[Nm]を選択する。なお、目標駆動トルクtTo0は、アクセル操作量と車速に基づいて算出される。ここでtTo0が正値のときは駆動トルク、負値のときは回生トルクを表す。
【0039】
ブロックB2では、ブロックB1で選択されたtTo0に後述する出力回転速度(電動機の回転速度)No[rad/s]を乗じて電動機4の目標モータ出力基本値tPo0[W]を算出する。
【0040】
ブロックB3では、目標モータ出力基本値tTo0にフィルタ処理を施して目標モータ出力tPo[W]を出力する。さらにブロックB4では目標モータ出力tPo[W]を出力回転速度Noで除して目標モータトルクtTo[N]を算出する。
【0041】
次に、ブロックB5では電動機4の回転速度センサで検出した出力回転速度No[rpm]に下限処理を施す。この処理は前記したブロックB4での除算において、0(回転)で割るのを防止するためである。
【0042】
ブロックB6は下限処理された出力回転速度Noに定数G1(単位変換係数)を乗じてNoの単位を[rad/s]に変換する。
【0043】
ブロックB7では、モータ回転速度No[rpm]とブロックB4の出力である目標モータトルクtToに基づいて、電動機4で発生する損失LOSSm[W]を算出する。ブロックB8では、ブロックB2の出力である目標モータ出力基本値tPo0にこのモータ損失LOSSm[W]を加えて発電機2の目標発電電力基本値tPo0[W]を算出する。
【0044】
発電機2では、電動機4が出力する駆動トルクに相当する分の電力を発生させる必要があり、この発電量を発生させるために発電機2をエンジン1により駆動する。
【0045】
ブロックB9では目標発電電力基本値tPo1に、後述するブロックB16の発電モータ損失LOSSgを加えて目標エンジン出力基本値tPo2[W]を算出する。
【0046】
ブロックB10では、目標エンジン出力基本値tPo2に、目標充放電量tPC[W]を加えて目標エンジン出力(すなわち、これは上記した目標発電電力に相当)tPo3を算出する。なお、目標充放電量tPcは、例えばバッテリのSOCを目標SOCに一致させるための充放電電力として、図2の目標充放電量演算部104で演算される。
【0047】
次に、ブロックB14は発電機回転速度センサ24で検出した入力回転速度Ni[rpm]に基づいて、テーブル設定されたエンジンブレーキトルクTembr[Nm]を算出する。
【0048】
ブロックB15では、運転モード判定フラグfMODEに応じて0[Nm]と、後述する目標エンジントルクtTeの前回値と、エンジンブレーキトルクTembrのいずれかを選択する。この場合、fMODE=0(エンジン停止モード)のときO[Nm]を選択し、fMODE=1(発電モード)のとき、目標エンジントルクtTeの前回値を選択し、fMODE=2(モータリングモード)のときエンジンブレーキトルクTembrを選択する。
【0049】
ブロックB16はブロックB15で選択したトルク値と、入力回転速度に基づいて発電機で発生する損失LOSSgを算出する。
【0050】
ブロックB20では入力回転速度Ni[rpm]に定数G3(単位変換係数)を乗じて単位を[rad/s]に変換する。そして、ブロックB19ではブロックB10の出力である目標エンジン出力tPo3を、入力回転速度Ni[rad/s]で除して目標エンジントルクtTE[Nm]を算出する。
【0051】
なお、ブロックB21で前記した目標エンジントルクtTeの前回値をブロックB15に出力している。
【0052】
次に、ブロックB11では、ブロックB10からの目標エンジン出力tPo3に基づいて第1目標入力回転速度tNi1[rpm]をテーブルから算出する。
【0053】
また、ブロックB17では目標エンジン出力tPo3に基づいて第2目標入力回転速度tNi2[rpm]をテーブルから算出する。ただし、この場合、tPo3が負値である場合に限り有効な値が算出される。
【0054】
そしてブロックB12では、運転モード判定フラグfMODEに応じて、0[rpm]とも第1目標入力回転速度tNi1と、第2目標入力回転速度tNi2とのいずれかを選択し、選択した値を目標入力回転速度基本値tNi0[rpm]として出力する。
【0055】
ただし、この場合、fMODE=0(エンジン停止モード)のときに0[rpm]を選択し、fMODE=1(発電モード)のとき第1目標入力回転速度tNi1を選択し、fMODE=2(モータリングモード)のとき第2目標入力回転速度tNi2を選択する。
【0056】
ブロックB13では前記した目標入力回転速度基本値tNi0にフィルタ処理を施して目標入力回転速度tNi[rpm]を算出する。このフィルタ処理は発電機の見かけ上の制御応答速度を小さくするために行われる。このフィルタ処理はブロックB3のフィルタ処理と同じものである。
【0057】
さらにブロックB18では、運転モード判定フラグfDCREGに応じて燃料カット要求フラグfFCRQの値を決定する。
【0058】
この場合、fMODE=0(エンジン停止モード)のときfFCRQ=1(燃料カット要求)であり、fMODE=1(発電モード)のときfFCRQ=0(燃料カット要求なし)であり、さらにfMODE=2(モータリングモード)のときfFCRQ=1(燃料カット要求)となるようにそれぞれ決定される。
【0059】
以上のように構成され、次に図5の運転モードと電力消費の関係を示す図を参照して全体的な作用を説明する。
【0060】
車両の減速運転中に電動機4により電力回生を行い、エンジンブレーキの効きを確保し、このとき、バッテリ9が充電量が上限値に達していないときには、バッテリ9に発電電力を充電するが、バッテリ9が十分に充電されているときは、発電機2に発電電力を供給して発電機2を力行させ、エンジン1を燃焼を伴わない状態で強制回転(モータリング)させ、回生電力を消費することでバッテリ9の過充電を防ぐ。
【0061】
また、同じく発電機2により電力消費を行う場合でも、回生電力が小さく、発電機2で消費しなければならない余剰な電力が少ない場合は、発電機4並びにエンジン1の回転速度をできるだけ低速度に制御する必要があるが、エンジン1には低回転側に安定限界が存在し、それ以下の回転速度では安定して回転させることはできない。したがって、安定限界から制限されるエンジン回転速度と、エンジン1をモータリングさせたときに発生するモータリングトルクとの交点から求まる等出力線(最小モータリング消費電力)以上に発電機2で消費する電力を制御することは難しい。これに対して、エンジン1のアクセル全閉状態でのファイアリングでの、安定限界回転速度との交点から求まる等出力線は、前記モータリングトルクのときよりも高い消費電力を実現できる。
【0062】
本発明では、例えば、車両が非常に緩い下り坂を走行する場合や、車両が減速から停止間際な状況で、発電機2で消費すべき余剰な回生電力が少ない場合には、最小モータリング消費電力時の等出力線以上の領域では、エンジンを燃焼させファイアリング回転をさせる。これによりエンジン1のファイアリングトルクにより、発電機2の駆動負荷が減り、エンジン安定限界内で、発電機2での消費電力を極力小さくすることができる。
【0063】
したがって、車両の停止間際まで電動機4によるエネルギ回生ができ、確実にエンジンブレーキを効かせることができる。
【0064】
以上のように、本実施形態によれば、車両の減速時に電動機4により電力回生するにあたり、発電機2で消費すべき電力値が所定値よりも大きいときには発電機2により、エンジン1を燃料供給することなくモータリング回転させ、また前記所定値よりも小さいときには、発電機2により、エンジン1に燃料を供給して燃焼させつつのファイアリング回転させている。エンジン1を安定限界内でモータリングさせるときの発電機2の消費電力に比較して、エンジン1をファイアリングさせての発電機2の消費電力は小さくでき、このため、緩やかな減速時など回生電力が小さく、発電機2の消費電力が小さいときでも、エンジン1をファイアリングすることにより、車両の停止直前まで、発電機1を発電させられ、安定したエンジンブレーキ性能を確保できる。
【0065】
また、減速時の電力回生は、バッテリ9の充電状態が所定の上限値以上にあるときには発電機2での電力消費を行わせ、そうでないときはバッテリ9に充電させることにより、減速時のエンジンブレーキ性能の確保と、バッテリ9の過充電を回避を可能としている。
【0066】
また、減速時の発電機2の発電電力を、エンジン1を安定限界内で回転させるときの最小モータリング消費電力に相当する値を判定値として、これと比較して、エンジン1をモータリングするかファイアリングするかを決定しているので、発電機2によりエンジン1を強制回転させるときのエンジン回転の安定性を確保できる。
【0067】
また、バッテリ9の充電状態に加えて、発電機2の消費電力と最小モータリング消費電力とに基づいてモータリングするかファイアリングするか、または回生電力をゼロにするかを判定することで、回生電力を過不足なくバッテリ9に供給する一方で、車両が停止する直前まで、減速エネルギ回生することができ、安定してエンジンブレーキを効かせることができる。
【0068】
本発明は上記した実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内でなしうる、さまざまな変更、改良が含まれることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用される車両のシステム構成図。
【図2】統合コントロールユニットの制御内容を示すブロック図。
【図3】運転モード判定部を示すブロック図。
【図4】協調指令値生成部を示すブロック図。
【図5】エンジン運転モードと電力消費の関係を示す図。
【符号の説明】
1 エンジン
2 発電機
4 電動機
9 バッテリ
10 バッテリ統合コントロールユニット(GCU)
11 エンジンコントロールユニット(ECU)
12 トランスミッションコントロールユニット(TCU)
13 エアフローメータ
14 電子制御式スロットル装置
21 電動機回転速度センサ
22 アクセル操作量センサ
23 クランク角センサ
24 発電機回転速度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle.
[0002]
[Prior art]
For the purpose of improving efficiency in a hybrid vehicle, there has been proposed one in which only electric power consumed by an electric motor is supplied from a generator according to the vehicle running state (see Patent Document 1).
[0003]
Although the output of the motor changes from moment to moment as the driving state changes, if power can be supplied from the generator in real time in response to the change in output, the power loss in the battery is minimized and the engine Can be efficiently transmitted to the electric motor. Further, by minimizing the charging / discharging of the battery, not only the power loss can be reduced, but also the battery mounting capacity can be minimized. Since a battery occupies a large cost and weight ratio in a hybrid vehicle, if it can be miniaturized, a great effect is obtained not only in cost but also in fuel consumption and power performance.
[0004]
By the way, if the capacity of the battery is reduced, in order to ensure braking performance during deceleration and to regenerate energy, when regenerating power by making the motor function as a generator, all regenerative power is stored, such as when the deceleration operation period is long. There are times when you can't. Therefore, when the regenerative power becomes excessive during deceleration, the generator is powered and the engine is forcibly rotated without combustion to ensure braking performance while the regenerated power is consumed and the battery is overcharged. Is prevented, and deterioration and damage are avoided (see Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-14650 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 8-79914
[Problems to be solved by the invention]
In this case, when the amount of surplus regenerative power to be consumed by the generator is small, it is necessary to reduce the engine and generator speeds as low as possible. However, since the engine is in a motoring state that does not involve combustion, the generator needs a relatively large torque to stably rotate at a low speed. For example, it is difficult to stably rotate the engine at about idle speed, and the rotational speed required for stable rotation is higher than this, and the power consumption in the generator increases accordingly, and in some cases the motor In this state, the electric power stored in the battery is consumed, and the battery SOC is lowered. On the other hand, if power regeneration is stopped in the middle of deceleration, the load on the motor is lost and the engine brake is suddenly ineffective, resulting in an uncomfortable feeling of deceleration.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and can be consumed by a generator even when the power regenerated at the time of deceleration is small, and power regeneration can be performed until just before the vehicle stops to ensure the effectiveness of the engine brake. The purpose is to do so.
An object is to provide a control device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an engine, a generator coupled to an engine output shaft, an electric motor coupled to a drive shaft of a vehicle, and a battery connected to the generator and the electric motor. The motor regenerates when the vehicle is decelerated. In a hybrid vehicle in which the electric power to be consumed is supplied to the generator and consumed, means for calculating the electric power to be consumed by the generator when the vehicle is decelerated, and the power generation when the calculated electric power value is greater than a predetermined value A motor for rotating the engine without supplying fuel by the machine, and a means for rotating the firing while supplying the fuel and burning the engine by the generator when the calculated power value is smaller than the predetermined value. It is characterized by.
[0009]
[Operation and effect of the invention]
When the power value to be consumed by the generator during deceleration of the vehicle is larger than a predetermined value, the generator rotates the engine without supplying fuel, and when the power value is smaller than the predetermined value, the generator The firing is rotated while fuel is supplied and burned. Compared to the power consumption of the generator when the engine is motored within the stability limit, the power consumption of the generator when the engine is fired can be reduced, so the regenerative power is small, such as during slow deceleration, Even when the power consumption of the generator is small, by firing the engine, it is possible to consume power at the generator until just before the vehicle stops, and to ensure stable engine braking performance.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0011]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a hybrid vehicle to which the present invention is applied.
[0012]
In this vehicle, an electric power train 5 that functions as a continuously variable transmission is connected to the engine 1 instead of a conventional mechanical transmission. The electric power train 5 includes a first rotating electric machine (hereinafter referred to as a generator) 2 that is mainly used as a generator and a second rotating electric machine (hereinafter referred to as an electric motor) 4 that is mainly used as an electric motor. .
[0013]
The rotor shaft of the
[0014]
The
[0015]
The electric power train 5 includes a generator
[0016]
On the other hand, an electronically controlled
[0017]
The integrated control unit (GCU) 10 basically obtains the driving force requested by the driver based on the accelerator operation amount detected by the accelerator
[0018]
Further, the
[0019]
FIG. 2 is a block diagram showing the contents of vehicle control performed by the
[0020]
[0021]
105, based on the outputs of the target drive
[0022]
FIG. 3 is a block diagram illustrating the operation
[0023]
The minimum deceleration regeneration determination unit 31 compares the target generated power tPo3 of the
[0024]
Here, when the target generated power tPo3 is equal to or greater than the minimum deceleration regenerative power MNPREG #, it means that the regenerative power during deceleration is low, for example when going down a very gentle downhill or when the vehicle is about to stop after deceleration. When entering, etc. are assumed.
[0025]
Note that the minimum deceleration regenerative power MNPREG # is a negative value and corresponds to the minimum motoring power shown in FIG. 5. When tPo3 is equal to or less than MNPREG #, the amount of power to be consumed by the generator is the minimum motoring. This is a case where the power consumption is larger than the power consumption.
[0026]
In addition, the situation where tPo3 is MNPREG # or more is the case where the amount of power to be consumed by the generator is smaller than the minimum motoring power consumption (tPo3 is a negative value) and when the generator generates power (tPo3 Is a positive value).
[0027]
The minimum power generation
[0028]
When any one of the above outputs “1”, the engine start
[0029]
Thereby, in the determination at the target generated power tPo3, the efficiency of the engine 1 is taken into consideration, and the engine 1 is stopped at a low load with low efficiency less than the minimum required power generation. In addition, with respect to the battery SOC, when excessive power storage and discharge are suppressed and power regeneration is actively performed by the
[0030]
The vehicle
[0031]
Then, the deceleration regeneration
[0032]
Conversely, if the battery SOC falls below the predetermined value SOCUL #, the idle switch is turned off, or if any one of the vehicle speed VSP is equal to or higher than the lower limit predetermined value VDCOFF #, the deceleration regeneration prohibition determination flag fDCREG is set to “0”. "
[0033]
Next, the engine stop
[0034]
Thus, the engine start request basic flag is set based on the vehicle running state, the battery SOC, and the target generated power tpO3.
[0035]
Further, based on the engine stop prohibition determination flag fESTPINH, the second
[0036]
FIG. 4 is a block diagram showing the cooperation command
[0037]
In block B1, either target drive torque tTo0 [Nm] or 0 [Nm] is selected according to the deceleration regeneration prohibition determination flag fDCREG described above, and the selected value is output as tTO01.
[0038]
In other words, 0 [Nm] is selected when fDCREG = 1 (deceleration regeneration prohibited), and tTo0 [Nm] is selected when fDCREG = 0. The target drive torque tTo0 is calculated based on the accelerator operation amount and the vehicle speed. Here, when tTo0 is positive, it represents drive torque, and when tTo0 is negative, it represents regenerative torque.
[0039]
In block B2, the target motor output basic value tPo0 [W] of the
[0040]
In block B3, the target motor output basic value tTo0 is filtered to output the target motor output tPo [W]. Further, in block B4, the target motor output tPo [W] is divided by the output rotational speed No to calculate the target motor torque tTo [N].
[0041]
Next, in block B5, a lower limit process is performed on the output rotation speed No [rpm] detected by the rotation speed sensor of the
[0042]
The block B6 multiplies the lower limit processed output rotational speed No by a constant G1 (unit conversion coefficient) to convert the unit of No into [rad / s].
[0043]
In block B7, the loss LOSSm [W] generated in the
[0044]
In the
[0045]
In block B9, a target engine output basic value tPo2 [W] is calculated by adding a generator motor loss LOSSg in block B16 described later to the target generated power basic value tPo1.
[0046]
In block B10, the target engine output (ie, this corresponds to the above-described target generated power) tPo3 is calculated by adding the target charge / discharge amount tPC [W] to the target engine output basic value tPo2. The target charge / discharge amount tPc is calculated by the target charge / discharge
[0047]
Next, the block B14 calculates the table-set engine brake torque Tembr [Nm] based on the input rotational speed Ni [rpm] detected by the generator
[0048]
In block B15, one of 0 [Nm], a previous value of a target engine torque tTe, which will be described later, and an engine brake torque Tembr is selected according to the operation mode determination flag fMODE. In this case, O [Nm] is selected when fMODE = 0 (engine stop mode), the previous value of the target engine torque tTe is selected when fMODE = 1 (power generation mode), and fMODE = 2 (motoring mode). When selecting engine brake torque Tembr.
[0049]
Block B16 calculates the loss LOSSg generated in the generator based on the torque value selected in block B15 and the input rotational speed.
[0050]
In block B20, the unit is converted to [rad / s] by multiplying the input rotational speed Ni [rpm] by a constant G3 (unit conversion coefficient). In block B19, the target engine output tPo3, which is the output of block B10, is divided by the input rotational speed Ni [rad / s] to calculate the target engine torque tTE [Nm].
[0051]
The previous value of the target engine torque tTe described above is output to block B15 in block B21.
[0052]
Next, in block B11, the first target input rotational speed tNi1 [rpm] is calculated from the table based on the target engine output tPo3 from block B10.
[0053]
In block B17, the second target input rotational speed tNi2 [rpm] is calculated from the table based on the target engine output tPo3. However, in this case, a valid value is calculated only when tPo3 is a negative value.
[0054]
In block B12, either 0 [rpm] is selected from the first target input rotational speed tNi1 and the second target input rotational speed tNi2 according to the operation mode determination flag fMODE, and the selected value is set as the target input rotational speed. Output as speed basic value tNi0 [rpm].
[0055]
However, in this case, 0 [rpm] is selected when fMODE = 0 (engine stop mode), the first target input rotation speed tNi1 is selected when fMODE = 1 (power generation mode), and fMODE = 2 (motoring) Mode), the second target input rotation speed tNi2 is selected.
[0056]
In block B13, the target input rotation speed tNi [rpm] is calculated by filtering the target input rotation speed basic value tNi0. This filtering process is performed to reduce the apparent control response speed of the generator. This filtering process is the same as the filtering process of block B3.
[0057]
Further, in block B18, the value of the fuel cut request flag fFCRQ is determined according to the operation mode determination flag fDCREG.
[0058]
In this case, fFCRQ = 1 (fuel cut request) when fMODE = 0 (engine stop mode), fFCRQ = 0 (no fuel cut request) when fMODE = 1 (power generation mode), and fMODE = 2 ( In the motoring mode), fFCRQ = 1 (fuel cut request) is determined.
[0059]
The overall operation will be described with reference to the diagram showing the relationship between the operation mode and power consumption in FIG.
[0060]
Electricity regeneration is performed by the
[0061]
Similarly, even when power is consumed by the
[0062]
In the present invention, for example, when the vehicle travels on a very gentle downhill, or when the vehicle is about to stop after decelerating, when the surplus regenerative power to be consumed by the
[0063]
Therefore, energy regeneration by the
[0064]
As described above, according to the present embodiment, when the electric power is regenerated by the
[0065]
Further, the power regeneration at the time of deceleration is performed by causing the
[0066]
The engine 1 is motored by comparing the generated power of the
[0067]
Further, in addition to the state of charge of the battery 9, by determining whether to perform motoring or firing based on the power consumption of the
[0068]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is obvious that various modifications and improvements can be made within the scope of the technical idea described in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a block diagram showing control contents of an integrated control unit.
FIG. 3 is a block diagram showing an operation mode determination unit.
FIG. 4 is a block diagram showing a cooperative command value generation unit.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an engine operation mode and power consumption.
[Explanation of symbols]
1
11 Engine control unit (ECU)
12 Transmission Control Unit (TCU)
13
Claims (7)
車両の減速時に前記発電機で消費すべき電力を算出する手段と、
算出した電力値が所定値よりも大きいときには前記発電機によりエンジンを燃料供給することなくモータリング回転させる一方、算出した電力値が前記所定値よりも小さいときには前記発電機によりエンジンを燃料を供給して燃焼させつつファイアリング回転させる手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。An engine, a generator coupled to the engine output shaft, an electric motor coupled to the drive shaft of the vehicle, and a battery connected to the generator and the electric motor, the electric power regenerated by the electric motor during deceleration of the vehicle In a hybrid vehicle that is supplied to a generator and consumed,
Means for calculating power to be consumed by the generator when the vehicle decelerates;
When the calculated power value is larger than the predetermined value, the engine rotates the motoring without supplying fuel to the generator. On the other hand, when the calculated power value is smaller than the predetermined value, the engine supplies fuel to the generator. Means for rotating the firing while burning,
A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising:
前記電動機の駆動力に対応して前記発電機の発電電力を設定する手段と、
前記バッテリの充電状態を判定する手段と、
車両の減速時に前記電動機により電力回生を行わせる電力回生手段と、
前記バッテリ充電状態に基づいて前記回生電力を前記発電機で消費させるか否かを判定する電力消費判定手段と、
前記発電機で回生電力を消費させるときに前記発電機の発電電力に基づいて前記エンジンをモータリング、ファイアリングのいずれの状態で回転させるのかを選択する運転モード判定手段と、
を備え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 comprising an engine, a generator coupled to the engine output shaft, an electric motor coupled to the drive shaft of the vehicle, and a battery connected to the generator and the electric motor,
Means for setting the generated power of the generator corresponding to the driving force of the motor;
Means for determining the state of charge of the battery;
Power regeneration means for performing power regeneration by the electric motor during deceleration of the vehicle;
Power consumption determination means for determining whether to regenerate the regenerative power in the generator based on the battery charge state;
An operation mode determining means for selecting whether to rotate the engine in a motoring or firing state based on the generated power of the generator when consuming regenerative power in the generator;
A control apparatus for a hybrid vehicle, comprising:
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