JP4099160B2 - ハイブリッド車両のモータトルク制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ハイブリッド車両のモータトルク制御方法に関し、更に詳しくは、大幅に適合工数を削減することができるハイブリッド車両のモータトルク制御方法に関する。

従来、走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、エンジン出力による発電またはバッテリ電力によるエンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と、モータジェネレータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両が知られている。

このようなハイブリッド車両において、アクセル開度や車速の情報から定めた車両目標駆動トルクに応じてモータジェネレータのトルク（出力）を算出し、当該算出値に基づいてモータジェネレータを駆動制御する技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

なお、関連する従来技術として、エンジン停止後、燃料供給状態のエンジントルクを推定算出し、この算出された推定エンジントルクに基づいてモータジェネレータを駆動することで、モータジェネレータによる発進動作を従来のエンジンによる発進動作に似せた形で行わせる技術が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開２０００−１６６０２２号公報 特開２００２−２４７７０７号公報

しかしながら、上記従来のハイブリッド車両のモータトルク制御方法では、アクセルペダルの踏み込み度合いに応じてＥＶ走行時における加速特性の適合を実施し、その結果をマップとして適合定数を持つ必要があった。

また、種々の走行フィーリングへの要望に対応してエンジン走行へ滑らかに移行させるために、アクセル開度に対する出力特性にも適合した修正マップを作成する必要があった。

このため、モータトルクの制御プログラムに多くの適合工数を必要とするという課題があった。特に、モータジェネレータとエンジンのパワートレイン系で２種類以上のマップを持つ場合には、上記適合工数の増加問題は更に顕著なものとなっていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大幅に適合工数を削減することができるハイブリッド車両のモータトルク制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明の請求項１に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法は、走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、前記エンジン出力による発電またはバッテリ電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータとを備え、前記エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と、前記モータジェネレータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両のモータトルク制御方法において、前記ＥＶ走行時に、アクセル開度と、走行情報から推測されるエンジン回転数とに基づきガバナ特性を利用することにより燃料噴射量を算出し、更にこの燃料噴射量と推測された前記エンジン回転数とに基づいて算出されるエンジントルクを前記モータジェネレータに要求されるトルク指示値に換算し、このトルク指示値に基づいて前記モータジェネレータを駆動制御することを特徴とするものである。

したがって、この発明によれば、ハイブリッド車両でない従来の車両、すなわち走行駆動源をエンジンのみとする従来の車両において使用されていたエンジン制御用のマップ（制御プログラム）を流用して、ＥＶ走行用のモータジェネレータのトルク（出力）を数値換算することで、モータジェネレータの駆動力を容易に算出することができる。

また、この発明の請求項２に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法は、請求項１に記載の発明において、前記モータジェネレータに要求されるトルク指示値が、所定のＥＶ走行許可基準値未満である場合は、前記ＥＶ走行を継続実施し、前記ＥＶ走行許可基準値を超える場合は、前記エンジンを起動してエンジン走行を実施することを特徴とするものである。

したがって、この発明によれば、ＥＶ走行許可基準値に応じてＥＶ走行とエンジン走行とを切り替えているので、バッテリ充電量に余裕がある場合のみＥＶ走行を実施することができる。

この発明に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法（請求項１）によれば、ハイブリッド車両であるからといって、ドライバビリティ適合用の専用マップを作成する必要がなく、ハイブリッド車両でない従来の車両で利用していたエンジン制御用マップにてエンジン出力を調整するとともに、ＥＶ走行中であれば当該エンジン制御用マップに応じてモータジェネレータの駆動力を制御することができるので、適合工数を大幅に削減することができる。

また、この発明に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法（請求項２）によれば、バッテリ充電量の急激な低下を抑制し、バッテリを劣化等から保護することができる。

以下に、この発明に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この発明をディーゼルハイブリッド車両に適用した例について説明するが、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

先ず、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成について図２に基づいて説明する。ここで、図２は、ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。

図２に示すように、ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）１０には、走行駆動源としてのディーゼルエンジン（エンジン）１１が設けられている。なお、図示を省略するが、このディーゼルエンジン１１は、コモンレール方式の燃料噴射システム、排気ガス圧力を利用して吸気量を増大させるターボ過給機、バルブの開閉動作タイミングを可変制御する可変バルブタイミング機構等を備えている。

また、図示を省略するが、ディーゼルエンジン１１の排気通路には、排気ガス中の粒子状物質および窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化するために、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒を担持したパティキュレートフィルタや、排気ガスの一部を吸気系に還流させる排気ガス再循環装置を備えている。

ディーゼルエンジン１１で発生する駆動力は、動力伝達の接離を行うクラッチ１２ａ、自動変速可能な有段変速機（以下、ＭＭＴ（マルチモードマニュアルトランスミッション）と記す）１２、ドライブシャフト１４およびディファレンシャルギヤ（図示せず）を介して駆動輪１３に伝達されるようになっている。

このＭＭＴ１２は、走行状態に応じてギヤ段の変速操作をアクチュエータで電気的に自動制御するものである。また、クラッチ１２ａは、その接離操作を走行状態に応じてアクチュエータで電気的に自動制御されるようになっている。

また、ディーゼルエンジン１１は、上記ＭＭＴ１２から指令される要求エンジントルクを出力するために、その燃料噴射量や吸入空気量等を制御されるように構成されている。ディーゼルエンジン１１の要求燃料噴射量は、たとえば、エンジンの回転数およびアクセル開度からマップ等に基づいて決定され、燃料噴射が実行されるようになっている。

また、駆動系歯車装置（ギヤトレーン）を一体化したモータジェネレータ（ＭＧ）１７は、インバータ１９を介し、充放電可能な二次電池であるバッテリ２０と接続されている。このモータジェネレータ１７は、走行駆動源であるモータとして機能する力行運転モードと、発電機として機能する回生運転モードとの２つの運転状態をとり得るように構成されている。

たとえば、モータジェネレータ１７は、力行運転モードではバッテリ２０からの電力供給を受けて、ドライブシャフト１４を駆動するための動力を発生する。また、回生運転モードでは、モータジェネレータ１７は、ディーゼルエンジン１１あるいはドライブシャフト１４から伝達される駆動力を電力に変換し、バッテリ２０を充電する。

モータジェネレータ１７が力行運転モードあるいは回生運転モードのいずれかで運転されるかは、バッテリ２０の充電量ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を勘案して決定される。

以上のように構成されたディーゼルハイブリッド車両１０は、図示しない電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）によって各種センサからの出力情報に基づいて以下のように基本制御され、種々の状態で走行することができる。

すなわち、ディーゼルハイブリッド車両１０が走行を始めた比較的低速な状態では、ディーゼルエンジン１１を停止したまま、モータジェネレータ１７を力行することにより走行（ＥＶ走行）する。

そして、走行開始後にディーゼルハイブリッド車両１０が所定の速度もしくは負荷に達すると、モータジェネレータ１７を用いてディーゼルエンジン１１をクランキングして始動し、当該ディーゼルエンジン１１を用いた運転に移行する。

また、定常運転時には、通常は、ディーゼルエンジン１１がドライブシャフト１４の要求動力とほぼ等しい出力を発生するように運転される。このとき、ディーゼルエンジン１１の出力のほぼすべてがドライブシャフト１４に伝えられる。

一方、バッテリ２０の充電量ＳＯＣが予め定められた基準値以下に低下している場合には、ディーゼルエンジン１１がドライブシャフト１４の要求出力以上の出力で運転され、その余剰動力の一部はモータジェネレータ１７によって電力として回生され、バッテリ２０の充電に利用される。

そして、ディーゼルエンジン１１の出力トルクが不足する場合には、バッテリ２０の充電量ＳＯＣに応じてモータジェネレータ１７によって不足分のトルクがアシストされ、必要トルクが確保される。

なお、上記ディーゼルハイブリッド車両１０は、燃料の節約と排気エミッションの低減を図るために、いわゆるエコラン（エコノミー＆エコロジーランニング）制御もなされる。たとえば、交差点における信号待ち等でディーゼルハイブリッド車両１０が停車した場合に、所定の停止条件下でディーゼルエンジン１１を自動停止させ、その後、所定の再始動条件下（たとえば、アクセルペダルを踏み込んだとき）でディーゼルエンジン１１を再始動させる制御もなされる。

以上が本発明に係るディーゼルハイブリッド車両１０の基本構成および基本制御動作である。

つぎに、本発明の要部であるディーゼルハイブリッド車両１０のモータトルク制御方法について図１に基づいて図２〜図４を参照しつつ説明する。ここで、図１は、この発明の実施例に係るディーゼルハイブリッド車両のモータトルク制御方法を示すフローチャートである。

また、図３は、アクセル開度とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を算出するためのガバナ特性を示すマップであり、上記ＥＣＵのメモリに記憶されている。また、図４は、燃料噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されるエンジントルクを示すマップであり、上記ＥＣＵのメモリに記憶されている。なお、図１中では、モータジェネレータ１７をＭＧと略記してある。以下の制御は、上記ＥＣＵによって実行される。

図１に示すように、先ず、ディーゼルハイブリッド車両１０がＥＶ走行中であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。そして、ＥＶ走行中でないならば（ステップＳ１０否定）、スタートに戻り、ＥＶ走行中であるならば（ステップＳ１０肯定）、ステップＳ１１に移行してモータジェネレータ１７に要求されるトルクを算出する。

すなわち、このステップＳ１１では、車速、ディファレンシャル比、ＭＭＴ１２のギヤ比、シフト位置等の走行情報に基づいて、当該条件下でエンジン走行をしていたならば検出されるであろう仮想のエンジン回転数を算出する。この仮想エンジン回転数とアクセル開度に基づいて、図３に示すガバナ特性マップから燃料噴射量を算出する。

このガバナ特性マップは、エンジンのみを走行駆動源とする通常車両用の既存エンジンマップを利用し、ガバナ特性（アクセル開度と燃料噴射量との関係）のみを調整することでハイブリッド車両用に流用したものである。

そして、図４に示すマップを用い、この燃料噴射量と仮想エンジン回転数とからエンジントルクを算出する。つぎに、このエンジントルクと、ディーゼルエンジン１１のクランク軸からモータジェネレータ１７の回転軸までの減速比とを掛け合わせることにより、モータジェネレータ１７に要求されるトルク（図１において、要求ＭＧトルクと略称する）を算出する。

つぎに、この算出された要求トルク（トルク指示値）が、所定のＥＶ走行許可基準値未満であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。このＥＶ走行許可基準値は、バッテリ充電量ＳＯＣに応じてＥＶ走行が可能であるか否かを定めた閾値である。

上記要求トルクがＥＶ走行許可基準値未満であるならば（ステップＳ１２肯定）、バッテリ充電量ＳＯＣに余裕があるので、当該要求トルクに基づいてモータジェネレータ１７を駆動制御し、ＥＶ走行を継続実施する（ステップＳ１３）。

一方、上記要求トルクがＥＶ走行許可基準値未満でないならば（ステップＳ１２否定）、バッテリ充電量ＳＯＣに余裕がないので、当該バッテリ充電量ＳＯＣの急激な低下を抑制し、バッテリ２０を劣化等から保護する必要があるため、ディーゼルエンジン１１を起動し、エンジン走行に切り替える（ステップＳ１４）。

なお、エンジン走行時は、ディーゼルエンジン１１に備えている回転数センサ（図示せず）からの信号に基づいてエンジン回転数を直接算出し、これに基づいて燃料噴射すればよい。また、ＭＭＴ１２の入力軸の回転数信号を検出できる場合には、その入力軸の回転数をエンジン回転数と同等であると仮定し、これに基づいて燃料噴射してもよい。

以上のように、この実施例に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法によれば、ハイブリッド車両だからといってドライバビリティ適合用の専用マップを別途に作成する必要がなく、既存のエンジンマップを利用してエンジン出力を調整できるとともに、ＥＶ走行中においては、この流用したエンジンマップ（図３参照）に基づいてモータジェネレータ１７の駆動力を調整することができ、大幅に適合工数を削減することができる。

また、ＥＶ走行許可基準値に応じてＥＶ走行とエンジン走行とを切り替え制御しているので、バッテリ充電量ＳＯＣに余裕がある場合にのみＥＶ走行を実施することができ、バッテリ充電量ＳＯＣの急激な低下を抑制し、バッテリ２０を劣化等から保護することができる。

なお、上記実施例においては、ディーゼルエンジン１１を走行駆動源とするハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、ガソリンエンジンを走行駆動源とするハイブリッド車両に適用してもよい。

また、ＭＭＴ１２を備えたハイブリッド車両について本発明を適用して説明したが、これに限定されず、自動変速機（ＡＴ）や手動変速機（ＭＴ）を備えたハイブリッド車両に適用してもよい。

以上のように、この発明に係るハイブリッド車両のモータトルク制御方法は、大幅な適合工数の削減を目指すハイブリッド車両に有用であり、特に、従来、モータジェネレータとエンジンのパワートレイン系で２種類以上のマップを必要としていたハイブリッド車両に適している。

この発明の実施例に係るディーゼルハイブリッド車両のモータトルク制御方法を示すフローチャートである。 ディーゼルハイブリッド車両の概略構成を示す模式図である。 アクセル開度とエンジン回転数に基づいて燃料噴射量を算出するためのガバナ特性を示すマップである。 燃料噴射量とエンジン回転数に基づいて算出されるエンジントルクを示すマップである。

符号の説明

１０ ディーゼルハイブリッド車両（ハイブリッド車両）
１１ ディーゼルエンジン（エンジン）
１２ ＭＭＴ（有段変速機）
１７ モータジェネレータ
２０ バッテリ

Claims (2)

1. 走行駆動源としてのエンジンと、有段変速機と、前記エンジン出力による発電またはバッテリ電力による前記エンジン出力のアシストを行うモータジェネレータと、
   を備え、前記エンジンのみを駆動源とするエンジン走行と、前記モータジェネレータのみを駆動源とするＥＶ走行とのいずれか一方によっても走行可能に構成されたハイブリッド車両のモータトルク制御方法において、
   前記ＥＶ走行時に、アクセル開度と、走行情報から推測されるエンジン回転数とに基づきガバナ特性を利用することにより燃料噴射量を算出し、
   更にこの燃料噴射量と推測された前記エンジン回転数とに基づいて算出されるエンジントルクを前記モータジェネレータに要求されるトルク指示値に換算し、
   このトルク指示値に基づいて前記モータジェネレータを駆動制御することを特徴とするハイブリッド車両のモータトルク制御方法。
2. 前記モータジェネレータに要求されるトルク指示値が、所定のＥＶ走行許可基準値未満である場合は、前記ＥＶ走行を継続実施し、
   前記ＥＶ走行許可基準値を超える場合は、前記エンジンを起動してエンジン走行を実施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モータトルク制御方法。

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