JP4215044B2 - Hybrid vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド自動車およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof.
従来から、ハイブリッド自動車の一例として、無段変速機を介して駆動輪に接続された駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、二次電池の充放電に伴って駆動軸に動力を入出力する電動機と、定速走行を自動的に実行するクルーズコントロールシステムとを備えたものが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。このハイブリッド自動車では、クルーズコントロールシステムの非作動時に、アクセル開度と駆動軸に出力すべき動力との相関を定める第1の関係を用いて運転者のアクセル操作量に応じた駆動力を設定し、設定した駆動力が駆動軸に出力されるように内燃機関、電動機および変速機を制御する。また、このハイブリッド自動車では、クルーズコントロールシステムの作動時に、第1の関係よりも動力範囲の下限を広げた第2の関係を用いて駆動軸の回転数が目標回転数に保たれるように駆動軸に出力すべき駆動力を設定することにより、駆動軸に比較的大きな駆動負荷が作用してもそれに見合う大きな制動力を駆動軸に出力できるようにしている。
上記特許文献1には、クルーズコントロールシステムの作動時に通常の第1の関係よりも動力範囲の下限を広げた第2の関係を用いて駆動軸の回転数が目標回転数に保たれるように駆動力を設定することが記載されてはいる。ただし、特許文献1には、クルーズコントロールシステムの作動時に駆動力の設定可能範囲としての動力範囲を変更するに際し、内燃機関をどのような運転ポイントで運転するかについては詳細に記載されておらず、上記ハイブリッド自動車においては、内燃機関の運転ポイントの設定次第で、走行時のエネルギ効率が悪化してしまうおそれがある。
In
そこで、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、走行に要求される要求駆動力の設定可能範囲を変更する際に、内燃機関の運転ポイントの変更に伴う無駄なエネルギ消費を抑制することを目的の一つとする。また、本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、走行条件に応じて、走行に要求される要求駆動力と、要求駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントとをより適正に設定して車両性能を向上させることを目的の一つとする。 Therefore, the hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention are intended to suppress useless energy consumption associated with the change of the operating point of the internal combustion engine when changing the settable range of the required driving force required for traveling. One of them. Further, the hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention are configured to more appropriately set the required driving force required for traveling and the operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force according to the traveling conditions. One of the purposes is to improve.
本発明のハイブリッド自動車およびその制御方法は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採っている。 The hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明による第1のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
何れかの車軸である第1車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第1車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第1車軸または該第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
所定条件が成立しない通常時には、第1の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する一方、前記所定条件が成立した条件成立時には、前記第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記設定された要求駆動力と所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
The first hybrid vehicle according to the present invention is:
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the first axle as one of the axles and the output shaft of the internal combustion engine and capable of inputting / outputting power to / from the first axle and the output shaft with input / output of power and power When,
An electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle that is either the first axle or an axle different from the first axle;
Power storage means capable of exchanging power between the power drive input / output means and the electric motor;
At the normal time when the predetermined condition is not satisfied, the required driving force required for traveling within the first power range is set, while at the time when the predetermined condition is satisfied, at least the lower limit of the power than the first power range is set. Required driving force setting means for setting a required driving force required for traveling within the second power range where the
Target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force and predetermined constraints;
The internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point and a driving force based on the set required driving force is output. Control means;
Is provided.
本発明による第1のハイブリッド自動車では、所定条件が成立しない通常時には、第1の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する一方、前記所定条件が成立した条件成立時には、前記第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定し、通常時と条件成立時との何れにおいても、設定した要求駆動力と所定の制約とに基づいて設定される目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定した要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このように、所定条件の成立に伴い第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する場合に、通常時と同様の制約を用いて内燃機関の目標運転ポイントを設定することにより、内燃機関の運転ポイントの変更に伴う無駄なエネルギ消費を抑制することが可能となる。なお、ここでいう「動力範囲の下限」は、負の値(制動力)であってもよい。 In the first hybrid vehicle according to the present invention, when the predetermined condition is not satisfied, the required driving force required for traveling is set within the first power range, and when the predetermined condition is satisfied, The required driving force required for traveling is set within a second power range in which at least the lower limit of power is smaller than the power range of 1, and the set required driving force and a predetermined value are set both in the normal time and when the condition is satisfied. The internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the internal combustion engine is operated at a target operation point set based on the above-described restrictions and the driving force based on the set required driving force is output. As described above, when the required driving force required for traveling is set within the second power range in which the lower limit of the power is at least smaller than the first power range due to the establishment of the predetermined condition, the same restrictions as in normal times are set. By setting the target operating point of the internal combustion engine using the above, it is possible to suppress wasteful energy consumption accompanying the change of the operating point of the internal combustion engine. Here, the “lower limit of the power range” may be a negative value (braking force).
また、本発明による第1のハイブリッド自動車は、前記要求駆動力の設定可能範囲である動力範囲と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための制約である運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する運転条件設定手段を更に備えてもよく、前記第1の動力範囲は、前記複数の運転条件の中の第1の運転条件に対応する一方、前記第2の動力範囲は、前記第1の運転条件とは異なる第2の運転条件に対応しており、当該第2の運転条件における運転ポイント制約は、前記第1の運転条件における運転ポイント制約に比較して、車速が高まるほど前記内燃機関の回転数を大きく定めるものであってもよい。これにより、条件成立時に、第2の運転条件における動力範囲内で要求駆動力を設定しつつ、第1の運転条件における運転ポイント制約に従って内燃機関の運転ポイントを設定することが可能となるので、要求駆動力の下限を小さくしつつ内燃機関の回転数上昇を抑えることが可能となり、内燃機関の回転数上昇に伴う無駄なエネルギ消費を抑制することができる。 The first hybrid vehicle according to the present invention includes a power range that is a settable range of the required driving force and an operating point constraint that is a constraint for setting the operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force. May further include an operating condition setting means for setting any one of a plurality of operating conditions as different operating conditions as the operating conditions for execution, wherein the first power range includes the plurality of operating conditions. The second power range corresponds to a second operating condition different from the first operating condition, and corresponds to an operating point in the second operating condition. The restriction may be such that the rotational speed of the internal combustion engine is increased as the vehicle speed increases as compared with the driving point restriction in the first driving condition. Thus, when the condition is established, it is possible to set the operating point of the internal combustion engine according to the operating point constraint in the first operating condition while setting the required driving force within the power range in the second operating condition. It is possible to suppress the increase in the rotational speed of the internal combustion engine while reducing the lower limit of the required driving force, and it is possible to suppress wasteful energy consumption accompanying the increase in the rotational speed of the internal combustion engine.
この場合、前記運転条件設定手段は、運転者のシフト操作に応じて複数のシフトポジションの中から実行用シフトポジションを設定するシフト設定手段であり、前記複数の運転条件は、前記複数のシフトポジションに対応づけられていてもよい。 In this case, the driving condition setting means is a shift setting means for setting an execution shift position from a plurality of shift positions in accordance with a driver's shift operation, and the plurality of driving conditions are the plurality of shift positions. May be associated with.
また、前記要求駆動力設定手段は、運転者によるアクセル踏込量に基づいて要求駆動力を設定可能であると共に、運転者によるアクセル踏込量に基づくことなく所定の情報に基づいて要求駆動力を設定可能であってもよく、前記条件成立時は、前記アクセル踏込量に基づくことなく前記所定の情報に基づいて要求駆動力が設定されるようにするための自動走行制御要求が運転者によりなされたときであってもよい。このように、運転者により自動走行制御要求がなされたときに第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で要求駆動力を設定することにより、自動走行制御時に確保可能な制動力を大きくして車両操作性を向上させることができる。 Further, the required driving force setting means can set the required driving force based on the accelerator depression amount by the driver and sets the required driving force based on predetermined information without being based on the accelerator depression amount by the driver. It may be possible, and when the condition is satisfied, an automatic traveling control request is made by the driver so that the required driving force is set based on the predetermined information without being based on the accelerator depression amount. It may be time. As described above, when the automatic travel control request is made by the driver, the required driving force is set within the second power range where the lower limit of the power is smaller than the first power range, thereby ensuring the automatic travel control. The vehicle operability can be improved by increasing the possible braking force.
更に、前記要求駆動力設定手段は、運転者により前記自動走行制御要求がなされたときに、前記所定の情報に基づいて、定速走行と先行車両に対する追従走行との少なくとも何れか一方が実行されるように要求駆動力を設定するものであってもよい。 Further, the requested driving force setting means executes at least one of constant speed traveling and follow-up traveling with respect to the preceding vehicle based on the predetermined information when the automatic traveling control request is made by the driver. The required driving force may be set so as to be.
また、前記電力動力入出力手段は、前記第1車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第3軸とに接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3軸に動力を入出力可能な発電機とを備えるものであってもよい。 The power power input / output means is connected to the first axle, the output shaft of the internal combustion engine, and a rotatable third shaft, and is used for power input / output to any two of these three shafts. There may be provided three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined on the basis of the remaining shaft, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft.
本発明による第2のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、
何れかの車軸である第1車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第1車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第1車軸または該第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定する運転条件設定手段と、
所定条件が成立しない通常時には、前記設定された実行用運転条件における駆動力設定制約および運転ポイント制約に従って要求駆動力および前記内燃機関の運転ポイントを設定する一方、前記所定条件が成立した条件成立時には、前記設定された実行用運転条件に拘わらず所定の運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または前記内燃機関の運転ポイントのうちの一方を設定すると共に前記所定の運転条件とは異なる何れかの運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または前記内燃機関の運転ポイントのうちの他方を設定する要求駆動力/運転ポイント設定手段と、
前記設定された運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
The second hybrid vehicle according to the present invention is:
An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the first axle as one of the axles and the output shaft of the internal combustion engine and capable of inputting / outputting power to / from the first axle and the output shaft with input / output of power and power When,
An electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle that is either the first axle or an axle different from the first axle;
Power storage means capable of exchanging power between the power drive input / output means and the electric motor;
A plurality of drivings that define driving force setting constraints for setting a required driving force required for traveling and driving point constraints for setting an operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force in different modes. An operation condition setting means for setting any one of the conditions as an operation condition for execution;
During normal times when the predetermined condition is not satisfied, the required driving force and the operation point of the internal combustion engine are set according to the driving force setting constraint and the operation point constraint in the set execution operation condition, while when the condition when the predetermined condition is satisfied And setting one of the required driving force or the operating point of the internal combustion engine according to the driving force setting constraint or the operating point constraint in the predetermined operating condition regardless of the set execution operating condition and the predetermined operating condition; Is a required driving force / operating point setting means for setting the other of the required driving force or the operating point of the internal combustion engine according to a driving force setting constraint or an operating point constraint in any of different operating conditions;
Control for controlling the internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at the set operating point and a driving force based on the set required driving force is output. Means,
Is provided.
本発明による第2のハイブリッド自動車では、走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と要求駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定した上で、所定条件が成立しない通常時には、設定された実行用運転条件における駆動力設定制約および運転ポイント制約に従って要求駆動力および内燃機関の運転ポイントを設定する一方、所定条件が成立した条件成立時には、設定された実行用運転条件に拘わらず所定の運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または内燃機関の運転ポイントのうちの一方を設定すると共に所定の運転条件とは異なる何れかの運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または内燃機関の運転ポイントのうちの他方を設定し、設定された運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定された要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように内燃機関と電力動力入出力手段と電動機とを制御する。このように、所定条件成立時に、設定された実行用運転条件に拘わらず駆動力設定制約と運転ポイント制約との一方を所定の運転条件から選択すると共に駆動力設定制約と運転ポイント制約との他方を当該所定の運転条件とは異なる何れかの運転条件から選択することにより、条件成立時の走行条件に応じて、走行に要求される要求駆動力と、要求駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントとをより適正に設定して車両性能を向上させることが可能となる。 In the second hybrid vehicle according to the present invention, the driving force setting constraint for setting the required driving force required for traveling and the operating point constraint for setting the operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force are respectively set. After setting any one of a plurality of operating conditions defined in different modes as an operating condition for execution, in normal times when the predetermined condition is not satisfied, driving force setting restrictions and operating points in the set operating conditions for execution While the required driving force and the operating point of the internal combustion engine are set according to the constraints, when the predetermined condition is satisfied, the required driving force and the operating point constraint under the predetermined operating condition are required regardless of the set execution operating condition. Either one of the driving force or the operating point of the internal combustion engine is set and is different from the predetermined operating condition The other of the requested driving force or the operating point of the internal combustion engine is set according to the driving force setting constraint or the operating point constraint in the operating condition, and the internal combustion engine is operated at the set operating point and based on the set required driving force The internal combustion engine, the power drive input / output means, and the electric motor are controlled so that the driving force is output. As described above, when the predetermined condition is satisfied, one of the driving force setting constraint and the driving point constraint is selected from the predetermined driving condition regardless of the set operation condition for execution, and the other of the driving force setting constraint and the driving point constraint is selected. Is selected from any operating condition different from the predetermined operating condition, so that the required driving force required for traveling and the operation of the internal combustion engine corresponding to the required driving force are determined according to the traveling condition when the condition is satisfied. It is possible to improve the vehicle performance by setting the points more appropriately.
また、本発明による第2のハイブリッド自動車において、前記運転条件設定手段は、運転者のシフト操作に応じて複数のシフトポジションの中から実行用シフトポジションを設定するシフト設定手段であり、前記複数の運転条件は、前記複数のシフトポジションに対応づけられていてもよい。 Further, in the second hybrid vehicle according to the present invention, the driving condition setting means is a shift setting means for setting an execution shift position from a plurality of shift positions in accordance with a driver's shift operation. The operating condition may be associated with the plurality of shift positions.
更に、前記要求駆動力/運転ポイント設定手段は、運転者によるアクセル踏込量に基づいて要求駆動力を設定可能であると共に、運転者によるアクセル踏込量に基づくことなく所定の情報に基づいて要求駆動力を設定可能であってもよく、前記条件成立時は、前記アクセル踏込量に基づくことなく前記所定の情報に基づいて要求駆動力が設定されるようにするための自動走行制御要求が運転者によりなされたときであってもよい。これにより、運転者により自動走行制御要求がなされた条件成立時に、自動走行制御時の走行条件に応じて、走行に要求される要求駆動力と、当該要求駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントとをより適正に設定することが可能となり、車両性能をより一層向上させることが可能となる。 Further, the required driving force / driving point setting means can set the required driving force based on the accelerator depression amount by the driver, and the required driving based on the predetermined information without being based on the accelerator depression amount by the driver. A force may be set, and when the condition is satisfied, an automatic traveling control request for setting the required driving force based on the predetermined information without depending on the accelerator depression amount is issued to the driver It may be when As a result, when a condition for which an automatic traveling control request is made by the driver is established, a required driving force required for traveling according to the traveling condition at the time of automatic traveling control, and an operating point of the internal combustion engine corresponding to the requested driving force Can be set more appropriately, and the vehicle performance can be further improved.
また、前記要求駆動力/運転ポイント設定手段は、運転者により前記自動走行制御要求がなされたときに、前記所定の情報に基づいて、定速走行と先行車両に対する追従走行との少なくとも何れか一方が実行されるように要求駆動力を設定するものであってもよい。 Further, the requested driving force / driving point setting means is configured to provide at least one of constant speed traveling and follow-up traveling with respect to a preceding vehicle based on the predetermined information when the automatic traveling control request is made by a driver. The required driving force may be set so that is executed.
更に、前記電力動力入出力手段は、前記第1車軸と前記内燃機関の出力軸と回転可能な第3軸とに接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づいて定まる動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段と、前記第3軸に動力を入出力可能な発電機とを備えるものであってもよい。 Further, the power power input / output means is connected to the first axle, the output shaft of the internal combustion engine, and a rotatable third shaft, and is used for power input / output to any two of these three shafts. There may be provided three-axis power input / output means for inputting / outputting power determined on the basis of the remaining shaft, and a generator capable of inputting / outputting power to / from the third shaft.
本発明による第1のハイブリッド自動車の制御方法は、
内燃機関と、車両の何れかの車軸である第1車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第1車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記第1車軸または該第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
(a)所定条件が成立しない通常時には、第1の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する一方、前記所定条件が成立した条件成立時には、前記第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定するステップと、
(b)前記設定した要求駆動力と所定の制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
(c)前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
A first hybrid vehicle control method according to the present invention includes:
Connected to the internal combustion engine, the first axle, which is one of the axles of the vehicle, and the output shaft of the internal combustion engine, and can input and output power to the first axle and the output shaft with input and output of electric power and power Power input / output means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle which is either the first axle or an axle different from the first axle, and the electric power input / output means and the electric motor A method of controlling a hybrid vehicle comprising a power storage means capable of exchanging electric power between,
(A) At a normal time when the predetermined condition is not satisfied, a required driving force required for traveling is set within the first power range, and when the predetermined condition is satisfied, at least the first power range is set. Setting a required driving force required for traveling within a second power range in which the lower limit of power is small;
(B) setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required driving force and predetermined constraints;
(C) controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point and a driving force based on the set required driving force is output. And steps to
Is included.
この方法のように、所定条件の成立に伴い第1の動力範囲よりも少なくとも動力の下限が小さい第2の動力範囲内で走行に要求される要求駆動力を設定する場合に、通常時と同様の制約を用いて内燃機関の目標運転ポイントを設定することにより、内燃機関の運転ポイントの変更に伴う無駄なエネルギ消費を抑制することが可能となる。 As in this method, when setting the required driving force required for traveling in the second power range where the lower limit of the power is at least smaller than the first power range when the predetermined condition is satisfied, the same as in the normal state By setting the target operating point of the internal combustion engine using this restriction, it is possible to suppress wasteful energy consumption accompanying the change of the operating point of the internal combustion engine.
本発明による第2のハイブリッド自動車は、
内燃機関と、車両の何れかの車軸である第1車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第1車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、前記第1車軸または該第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段とを備えるハイブリッド自動車の制御方法であって、
(a)走行に要求される要求駆動力を設定するための駆動力設定制約と前記要求駆動力に対応する前記内燃機関の運転ポイントを設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する複数の運転条件の中から何れか一つを実行用運転条件として設定するステップと、
(b)所定条件が成立しない通常時には、前記設定された実行用運転条件における駆動力設定制約および運転ポイント制約に従って要求駆動力および前記内燃機関の運転ポイントを設定する一方、前記所定条件が成立した条件成立時には、前記設定された実行用運転ポイントに拘わらず所定の運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または前記内燃機関の運転ポイントのうちの一方を設定すると共に前記所定の運転条件とは異なる何れかの運転条件における駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求駆動力または前記内燃機関の運転ポイントのうちの他方を設定するステップと、
(c)前記設定した運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく駆動力が出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御するステップと、
を含むものである。
The second hybrid vehicle according to the present invention is:
Connected to the internal combustion engine, the first axle, which is one of the axles of the vehicle, and the output shaft of the internal combustion engine, and can input and output power to the first axle and the output shaft with input and output of electric power and power Power input / output means, an electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle which is either the first axle or an axle different from the first axle, and the electric power input / output means and the electric motor A method of controlling a hybrid vehicle comprising a power storage means capable of exchanging electric power between,
(A) A driving force setting constraint for setting a required driving force required for travel and an operating point constraint for setting an operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force are defined in different modes. A step of setting any one of a plurality of operating conditions as an operating condition for execution;
(B) During normal times when the predetermined condition is not satisfied, the required driving force and the operating point of the internal combustion engine are set according to the driving force setting constraint and the operating point constraint in the set execution operating condition, while the predetermined condition is satisfied When the condition is satisfied, one of the required driving force or the operating point of the internal combustion engine is set according to the driving force setting constraint or the operating point constraint under a predetermined operating condition regardless of the set execution operating point and the predetermined engine operating point is set. Setting the other of the requested driving force or the operating point of the internal combustion engine according to the driving force setting constraint or the operating point constraint in any operating condition different from the operating condition;
(C) controlling the internal combustion engine, the power power input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at the set operating point and a driving force based on the set required driving force is output. Steps,
Is included.
この方法のように、所定条件成立時に、設定された実行用運転条件に拘わらず駆動力設定制約と運転ポイント制約との一方を所定の運転条件から選択すると共に駆動力設定制約と運転ポイント制約との他方を当該所定の運転条件とは異なる何れかの運転条件から選択することにより、条件成立時の走行条件に応じて、走行に要求される要求駆動力と、要求駆動力に対応する内燃機関の運転ポイントとをより適正に設定して車両性能を向上させることが可能となる。 As in this method, when the predetermined condition is satisfied, one of the driving force setting constraint and the operating point constraint is selected from the predetermined operating condition regardless of the set operation condition for execution, and the driving force setting constraint and the operating point constraint are selected. By selecting the other of the driving conditions from any one of the driving conditions different from the predetermined driving condition, the required driving force required for traveling and the internal combustion engine corresponding to the required driving force according to the traveling condition when the condition is satisfied It is possible to improve the vehicle performance by more appropriately setting the driving point.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例であるハイブリッド自動車の概略構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2と、駆動輪63a,63bや図示しない従動輪に制動トルクを付与するためのマスタシリンダ90、ブレーキアクチュエータ92やホイールシリンダ96a〜96d等を含む電子制御式油圧ブレーキユニット(ECB)と、運転者に対する運転支援・代行を統括して実行する運転者支援用電子制御ユニット(以下「DSSECU」という)95と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70とを備える。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
エンジン22は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により燃料噴射制御や点火制御、入空気量調節制御等の運転制御を受けている。エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構30は、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、いずれも発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の何れかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流等が入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
Motor MG1 and motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can operate as generators and can operate as motors, and exchange power with
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tb等が入力されており、バッテリECU52は、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU70に出力する。なお、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
ブレーキアクチュエータ92は、運転者によるブレーキペダル85の踏み込み量に応じて変化するマスタシリンダ90の圧力(マスタシリンダ圧)と車速Vとに基づいて、ハイブリッド自動車20に作用させるべき制動力のうちの油圧ブレーキユニットによる分担分に応じた制動トルクが駆動輪63a,63bや図示しない従動輪に作用するようにホイールシリンダ96a〜96dへの油圧を調整するものである。また、実施例のブレーキアクチュエータ92は、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という)94により制御され、ブレーキECU94の制御のもと、運転者によるブレーキペダル85の踏み込み操作とは無関係に、駆動輪63a,63bや従動輪に制動トルクが作用するようホイールシリンダ96a〜96dの油圧を調整することができる。ブレーキECU94は、図示しない信号ラインを介して、駆動輪63a,63bや従動輪に対して設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速や、図示しない操舵角センサからの操舵角等を示す信号を入力し、これらの信号に基づいて、運転者がブレーキペダル85を踏み込んだときに駆動輪63a,63bや従動輪の何れかがロックしてスリップするのを防止するアンチスキッド制御(ABS)や、運転者がアクセルペダル83を踏み込んだときに駆動輪63a,63bの何れかが空転してスリップするのを防止するトラクションコントロール(TRC)、主としてハイブリッド自動車20の旋回走行時に車両全体の旋回方向の安定性を確保する車両安定化制御(VSC)等を実行する。ブレーキECU94は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号に基づいてブレーキアクチュエータ92を制御すると共に、必要に応じてブレーキアクチュエータ92の状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The
ハイブリッドECU70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSPを検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ88からの車速V等が入力ポートを介して入力される。ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52、ブレーキECU94、DSSECU95と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The
また、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトレバー81のシフトポジションSPとして、駐車時に用いる駐車ポジション、後進走行用のリバースポジション、中立のニュートラルポジション、前進走行用の通常のDポジション等の他に、シーケンシャルシフトポジション(Sポジション)、アップシフト指示ポジションおよびダウンシフト指示ポジションが用意されている。シフトポジションSPとしてDポジションを選択すると、実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22が効率よく運転されるように駆動制御される。また、シフトポジションSPとしてSポジションを選択すれば、車速Vに対するエンジン22の回転数の比を例えば6段階(SP1〜SP6)に変更することが可能となる。実施例では、運転者によりシフトレバー81がSポジションにセットされると、シフトポジションSPが5段目のSP5とされ、シフトポジションセンサ82によりシフトポジションSP=SP5である旨が検出される。以後、シフトレバー81がアップシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションSPが1段ずつ上げられる(アップシフトされる)一方、シフトレバー81がダウンシフト指示ポジションにセットされるとシフトポジションSPが1段ずつ下げられ(ダウンシフトされ)、シフトポジションセンサ82は、シフトレバー81の操作に応じて現在のシフトポジションSPを出力する。このように、運転者によりシフトレバー81のアップシフトおよびダウンシフト操作がなされた際には、モータMG1から出力されるトルクを調整することによってエンジン22の回転数が変更され、それにより、有段の自動変速機を備えた車両における変速感に似た走行感覚を運転者らに与えることができる。
Further, in the
更に、実施例のハイブリッド自動車20に備えられたDSSECU95は、何れも図示しないCPUや各種処理プログラムを記憶するROM、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートおよび通信ポート等を備え、運転者によるアクセル操作がない状態で、車速を運転者により設定された目標車速に保つ定速走行制御や先行車両に対する追従走行制御といったハイブリッド自動車20の自動運転制御を実行するものである。このため、DSSECU95は、車速センサ88からの車速Vや、レーザレーダあるいはミリ波レーダ等を含むレーダセンサ97からの先行車両の有無、車間距離、相対速度といった情報を入力すると共に、ハイブリッドECU70との間で通信により各種制御信号やデータのやりとりを行う。また、DSSECU95には、DSSスイッチ99が接続されており、運転者は、このDSSスイッチ99を操作して、自動運転制御のON/OFF設定、定速走行時の目標車速の設定、加減速設定等を実行することができる。運転者によりDSSスイッチ99を介した自動運転制御の要求(以下「DSS要求」という)がなされると、DSSECU95は、車速センサ88やレーダセンサ97等からの情報に基づいて、ハイブリッド自動車20の定速走行や追従走行を実現するために要求される要求駆動力(要求トルクTrdss)を算出してハイブリッドECU70に出力する。なお、実施例において、運転者によるDSS要求は、シフトポジションSPがDポジション、SP6,SP5およびSP4である場合にのみ許容され、DSSECU95による自動運転制御は、運転者によるDSSスイッチ99の操作により解除される他、運転者によりブレーキペダル85が踏み込まれたときや、走行中にシフトポジションSPがSP3,SP2およびSP1の何れかとされたときに解除される。
Further, the
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御モードとしては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
The
次に、実施例のハイブリッド自動車20のアクセルオフ時における動作、特に、アクセルオフ状態で運転者によりDSS要求がなされているときのハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、アクセルオフ時にハイブリッドECU70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
図2の駆動制御ルーチンが開始されると、ハイブリッドECU70のCPU72は、まず、車速センサ88からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、DSSフラグの値、バッテリ50の入出力制限Win,Woutといった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、DSSフラグの値については、運転者によるDSSスイッチ99を介したDSS要求の有無に応じてDSSECU95により設定されるものをDSSECU95から通信により入力するものとした。DSSECU95は、運転者によりDSS要求がなされると、DSS要求がない場合に値0とされるDSSフラグを値1に設定する。更に、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、温度センサ51により検出されたバッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じて入出力制限Win,Woutを設定することができる。図3に電池温度Tbと入出力制限Win,Woutとの関係の一例を示し、図4にバッテリ50の残容量(SOC)と入出力制限Win,Woutの補正係数との関係の一例を示す。
When the drive control routine of FIG. 2 is started, first, the
ステップS100のデータ入力処理の後、入力したDSSフラグの値に基づいて運転者によるDSS要求の有無を判定し(ステップS110)、DSS要求がなされていなければ、ステップS100にて入力したシフトポジションSPと車速Vとに基づいてシフトポジションSPに応じた制動トルクとしての要求トルクTr*を設定すると共に(ステップS120)、詳細については後述する置換トルクTchを値0に設定する(ステップS130)。ここで、実施例におけるステップS120の処理は、シフトポジションSPと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、車速VとシフトポジションSPとが与えられると当該マップから両者に対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。図5に例示する要求トルク設定用マップは、シフトポジションSPが前進走行用のDポジション、SP6からSP1になるに従って同じ車速Vでもアクセルオフ時(Acc=0%のとき)の要求トルクTr*が小さくなるように、すなわち制動トルクとして大きくなるように定められており、ステップS120では、運転者により設定されているシフトポジションSPに応じて当該要求トルク設定用マップにより規定される要求トルクの範囲内(動力範囲内)、すなわちAcc=100%時の曲線とAcc=0%時の曲線とで囲まれる範囲内で要求トルクTr*が設定される。
After the data input process in step S100, the presence / absence of a DSS request by the driver is determined based on the value of the input DSS flag (step S110). If no DSS request is made, the shift position SP input in step S100 is determined. And a required torque Tr * as a braking torque corresponding to the shift position SP based on the vehicle speed V (step S120), and a replacement torque Tch described later is set to a value 0 (step S130). Here, in the process of step S120 in the embodiment, the relationship among the shift position SP, the vehicle speed V, and the required torque Tr * is determined in advance and stored in the
ステップS130で置換トルクTchを値0に設定すると、シフトポジションSPがDポジションとSポジションの何れであるか判定し(ステップS140)、シフトポジションSPがDポジションであれば、次式(1)を用いてエンジン22から出力すべき制動トルクとしての目標トルクTe*を計算すると共に(ステップS150)、計算した目標トルクTe*に対応するエンジン22の目標回転数Ne*を設定する(ステップS160)。ここで、式(1)は、燃料カット状態にあるエンジン22にエンジンブレーキを発生させるときの動力分配統合機構30の回転要素に関連する力学的な関係式である。また、図6に、エンジン22にエンジンブレーキを発生させるときの動力分配統合機構30における各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す。図6においてS軸はモータMG1の回転数Nm1と一致するサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neと一致するキャリア34の回転数を示し、R軸は駆動軸としてのリングギヤ軸32aの回転数Nrを示す。図6におけるR軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標トルクTe*および目標回転数Ne*の運転ポイントで運転したときにエンジン22からリングギヤ軸32aに直接伝達されるトルク(=−Tm1*/ρ)と、モータMG2から減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに伝達されるトルク(=Tm2*・Gr)とを示す。かかる図6の共線図を用いると共に、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべきトルクTr*のうちのエンジン22の分担割合を示す係数kを導入することにより、式(1)を容易に導くことができる。なお、式(1)における係数kは、例えば0.5とされてもよく、あるいは、車速Vに応じて0から1までの範囲内で変化させてもよい。また、ステップS160では、目標制動トルクTe*と目標回転数Ne*との関係を予め定めてDポジション選択時用の目標回転数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、目標制動トルクTe*が与えられると当該目標回転数設定用マップから対応する目標回転数Ne*を導出して設定するものとした。図7にDポジション選択時に用いられる目標回転数設定用マップの一例を示す。
When the replacement torque Tch is set to 0 in step S130, it is determined whether the shift position SP is the D position or the S position (step S140). If the shift position SP is the D position, the following equation (1) is obtained. The target torque Te * as the braking torque to be output from the
Te*=k・(1+ρ)・Tr* …(1) Te * = k ・ (1 + ρ) ・ Tr * (1)
続いて、ステップS160で設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(=Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いながら次式(2)に従ってモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に、計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づいて次式(3)を用いた計算によりモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS170)。式(2)も、動力分配統合機構30の回転要素に関連する力学的な関係式であり、図6の共線図における回転数の関係を用いれば容易に導くことができる。このようにモータMG1が式(2)から求められる目標回転数Nm1*で回転するようにトルク指令Tm1*を設定してモータMG1を駆動制御することによりエンジン22を目標回転数Ne*で回転させることができる。式(3)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(3)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Subsequently, using the target rotational speed Ne * set in step S160, the rotational speed Nr (= Nm2 / Gr) of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) …(2)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt …(3)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr ・ ρ) (2)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * −Nm1) + k2∫ (Nm1 * −Nm1) dt (3)
モータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると、ステップS100で入力したバッテリ50の出力制限Woutや入力制限Winと、設定したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmax,Tminを次式(4)および次式(5)を用いて計算する(ステップS180)。更に、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを式(6)を用いて計算し(ステップS190)、計算した仮モータトルクTm2tmpをトルク制限Tmax,Tminで制限することによりモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。このようにしてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、リングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を基本的にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内に制限したトルクとして設定することができる。なお、式(6)も、図6の共線図から容易に導き出すことができる。
When the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set, it is obtained by multiplying the output limit Wout and the input limit Win of the
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(5)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(6)
Tmax = (Wout−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tmin = (Win−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (5)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (6)
モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジンECU24に対して燃料カット指令を、ブレーキECU94に対して置換トルクTch(この場合、値0)を、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS210)、駆動制御ルーチン一旦終了させる。燃料カット指令を受信したエンジンECU24は、エンジン22への燃料供給および点火を停止させる。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*に従ってモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*に従ってモータMG2が駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行い、これにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aには、エンジン22からのエンジンブレーキによる制動トルクとモータMG2からの回生による制動力とが出力されることになる。なお、ここまでの説明の場合には、ステップS130にて置換トルクTchが値0に設定されているので、ブレーキECU94はブレーキアクチュエータ92を作動させず、駆動輪63a,63bや従動輪に対して油圧ブレーキユニットによる制動トルクは付与されない。
When torque commands Tm1 * and Tm2 * of motors MG1 and MG2 are set, a fuel cut command is sent to
一方、ステップS140でシフトポジションSPがSポジションであると判断した場合、シフトポジションSPと車速Vとに基づいてエンジン22の目標回転数Ne*を設定する(ステップS220)。本実施例では、Sポジション選択時のために、SP1からSP6までのシフトポジションSPと車速Vとエンジン22の目標回転数Ne*との関係を予め定めてSポジション選択時用の目標回転数設定用マップとしてROM74に記憶しておき、シフトポジションSPと車速Vとが与えられると当該マップから両者に対応するエンジン22の目標回転数Ne*を導出して設定するものとした。Sポジション選択時に用いられる目標回転数設定用マップの一例を図8に示す。こうしてステップS220でエンジン22の目標回転数Ne*を設定したならば、ステップS170からS210の処理を実行する。このような処理が行われるSポジション選択時のアクセルオフ状態においては、車速Vがある程度高く、かつシフトポジションSPが下段側にあると、図5からわかるように要求トルクとして比較的大きな制動トルクが設定され、図8からわかるようにエンジン22の目標回転Ne*が比較的高く設定されることになるが、このような場合には、モータMG1およびMG2のモータリングにより、エンジン22の回転数が高く保たれると共に要求に応じた制動トルクが駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されることになる。
On the other hand, when it is determined in step S140 that the shift position SP is the S position, the target rotational speed Ne * of the
一方、ステップS110で運転者によりDSS要求がなされていると判断された場合には、図9に示すDSS時要求トルク設定処理(ステップS230)が実行される。DSS時要求トルク設定処理が開始されると、ハイブリッドECU70のCPU72は、DSSECU95により設定される要求トルクであるDSS要求トルクTrdssを入力する(ステップS300)。実施例において、DSS要求トルクTrdssは、DSSスイッチ99を介した運転者による定速走行制御あるいは追従走行制御といった自動走行制御への要求に応じてDSSECU95に算出されるものであり、DSSECU95は、車速センサ88やレーダセンサ97等からの情報に基づいて予め定められた図示しない制御プログラムを用いてハイブリッド自動車20の定速走行や追従走行を実現できるようにDSS要求トルクTrdssを算出し、ハイブリッドECU70に送信する。DSS要求トルクTrdssを入力すると、続いて、シフトポジションSPがSポジション選択時におけるSP4(4速)であるとした上でステップS100で入力した車速Vに応じた仮要求トルクTrtmpを図5の要求トルク設定用マップを用いて導出し(ステップS310)、更に、ステップS300で入力したDSS要求トルクTrdssとステップS310で導出した仮要求トルクTrtmpとのうちの最大値を要求トルクTr*として設定する(ステップS320)。このように、運転者によりDSS要求がなされたことによりDSS時要求トルク設定処理が実行されると、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき制動トルクとしての要求トルクTr*が、図5のAcc=100%時の曲線とシフトポジションSP4に対応するAcc=0%時の曲線とで囲まれる範囲内、すなわち、DSS要求がなされておらず、かつシフトポジションSPとしてDポジションが選択されている通常時の動力範囲よりも動力の下限が小さい動力範囲内で設定されることになる。なお、ステップS320でDSS要求トルクTrdssと仮要求トルクTrtmpとのうちの最大値を要求トルクTr*として設定するのは、DSSECU95からのDSS要求トルクTrdss制動トルクとして比較的小さいにも拘わらず、比較的大きなシフトポジションSP4(4速)相当の制動トルクが要求トルクTr*として設定されてしまうことがないようにするためである。
On the other hand, if it is determined in step S110 that the DSS request is made by the driver, the DSS required torque setting process (step S230) shown in FIG. 9 is executed. When the DSS required torque setting process is started, the
ステップS320で要求トルクTr*を設定すると、設定した要求トルクTr*の値がDSSECU95からのDSS要求トルクTrdssの値を上回っているか否か判定する(ステップS330)。設定した要求トルクTr*の値がDSS要求トルクTrdssの値を上回っている場合、すなわち仮要求トルクTrtmpがDSS要求トルクTrdssよりも大きく(制動力として小さく)、ステップS320で仮要求トルクTrtmpが要求トルクTr*として設定された場合、エンジン22やモータMG1およびMG2により駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力される制動トルクがハイブリッド自動車20の定速走行や追従走行に要求される制動トルクであるDSS要求トルクTrdssを下回ることになる。このため、この場合には、不足する制動トルクを油圧ブレーキユニットによる制動トルクに置き換えるべく、次式(7)を用いた計算により置換トルクTchを設定し(ステップS340)、DSS時要求トルク設定処理を終了させる。ここで、式(7)における係数ktは、リングギヤ軸32aに作用させるべき制動トルクをホイールシリンダ96a〜96dにより駆動輪63a,63bや従動輪に作用させる制動トルクに換算するための換算係数である。これに対して、ステップS330で要求トルクTr*の値がDSS要求トルクTrdssを上回っていない場合、すなわち、ステップS320でDSSECU95からDSS要求トルクTrdssが要求トルクTr*として設定されている場合には、制動トルクが不足することはないので、置換トルクTchを値0に設定し(ステップS350)、DSS時要求トルク設定処理を終了させる。
When the required torque Tr * is set in step S320, it is determined whether or not the value of the set required torque Tr * exceeds the value of the DSS required torque Trdss from the DSSECU 95 (step S330). If the set required torque Tr * exceeds the DSS required torque Trdss, that is, the temporary required torque Trtmp is larger than the DSS required torque Trdss (smaller as a braking force), the temporary required torque Trtmp is requested in step S320. When set as the torque Tr *, the braking torque output to the
Tch=kt・(Tr*−Trdss) …(7) Tch = kt · (Tr * −Trdss) (7)
そして、このようなDSS時要求トルク設定処理を経て要求トルクTr*が設定されると、上述したステップS150からS210までの処理が実行される。この際、ステップS160では、DSS要求がなされておらず、かつシフトポジションSPとしてDポジションが選択されている通常時と同様に、図7の目標回転数設定用マップを用いてエンジン22の目標回転数Ne*が設定される。従って、アクセルオフ状態で運転者によりDSS要求がなされているときには、通常時に比べて動力の下限が小さい動力範囲内で要求トルクTr*が設定されているにも拘わらず、図7と図8との対比からわかるように、エンジン22の目標回転数Ne*が比較的低く設定されることになる。
Then, when the required torque Tr * is set through such DSS required torque setting processing, the processing from step S150 to S210 described above is executed. At this time, in step S160, the target speed of the
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20によれば、運転者によりDSS要求がなされた条件成立時に、DSS要求がなされておらず、かつシフトポジションSPとしてDポジションが選択されている通常時の動力範囲よりも少なくとも動力の下限をシフトポジションSP4(4速)相当にまで拡げた動力範囲内で走行に要求される要求トルクTr*を設定した上で(ステップS230)、通常時と同様の制約を用いてエンジン22の目標運転ポイントとしての目標回転数Ne*を設定する(ステップS160)。すなわち、運転者によりDSS要求がなされた条件成立時には、動力の下限をシフトポジションSP4(4速)相当にまで拡げて通常時に比べて動力の下限を小さくした動力範囲内で要求トルクTr*を設定することにより、定速走行制御や追従走行制御といった自動走行制御時に確保可能な制動力を大きくして車両操作性を向上させることができる。そして、こうした上で、車速が高まるほどエンジン22の回転数を大きく定めるシフトポジションSP4(4速)相当のSポジション選択時用の目標回転数設定用マップ(図8)ではなく、通常のDポジション選択時の運転ポイント制約である図7の目標回転数設定用マップを用いてエンジン22の目標回転数を設定することにより、エンジン22の回転数上昇を抑えることが可能となり、エンジン22の回転数を高めるためのモータリングに伴うモータMG1による無駄なエネルギ消費、すなわちエンジン22の運転ポイントの変更に伴う無駄なエネルギ消費を抑制すると共に、モータMG2による回生量を増加させることが可能となる。
As described above, according to the
なお、実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるDSS要求(自動走行制御要求)がなされたことを条件として、通常時に比べて動力の下限を小さくした動力範囲内で要求トルクTr*を設定すると共に、通常時の運転ポイント制約を用いてエンジン22の目標回転数を設定する処理を実行しているが、このような処理を実行させるための条件は、DSS要求時のような通常時に比べて制動力を大きく確保する要求がなされた場合に限られず、どのようなものであってもよい。また、条件成立時に実行される処理は、通常時に比べて動力の下限を大きくした動力範囲内で要求トルクTr*を設定するものであってもよく、通常時の運転ポイント制約もどのようなものであってもよい。
In the
更に、実施例のハイブリッド自動車20における上述の一連の処理は、次のようなものであると説明することもできる。すなわち、実施例のハイブリッド自動車20では、走行に要求される要求トルクTr*(要求駆動力)を設定するための駆動力設定制約(要求トルクTr*の設定可能範囲)と要求トルクTr*に対応するエンジン22の目標トルクTe*や目標回転数Ne*(目標運転ポイント)を設定するための運転ポイント制約とをそれぞれ異なる態様で規定する運転条件としての複数のシフトポジションSPの中から何れか一つを実行用シフトポジション(実行用運転条件)として設定した上で、DSS要求がなく、かつDポジションが選択されているときのような所定条件が成立しない通常時には、設定された実行用シフトポジションにおける駆動力設定制約および運転ポイント制約に従って要求トルクTr*およびエンジン22の運転ポイントを設定する一方、所定条件が成立した条件成立時には、設定された実行用シフトポジションに拘わらず所定のシフトポジション(SP4)に対応した駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求トルクTr*またはエンジン22の運転ポイントのうちの一方を設定すると共に当該所定のシフトポジション(SP4)とは異なる何れかのシフトポジション(Dポジション)に対応した駆動力設定制約または運転ポイント制約に従って要求トルクTr*またはエンジン22の運転ポイントのうちの他方を設定しているのである。このように、所定条件成立時(DSS要求時)に、設定されている実行用シフトポジションに拘わらず駆動力設定制約と運転ポイント制約との一方を所定のシフトポジション(例えばSP4)に対応するものの中から選択すると共に駆動力設定制約と運転ポイント制約との他方を当該所定のシフトポジションとは異なる何れかのシフトポジション(例えばDポジション)に対応するものの中から選択することにより、上述した自動走行制御要求時の他、例えば燃費優先要求時や騒音抑制要求時といった条件成立時の走行条件に応じて、走行に要求される要求トルクTr*と、要求トルクTr*に対応するエンジン22の運転ポイントとをより適正に設定することが可能となり、車両性能をより一層向上させることが可能となる。
Furthermore, the above-described series of processes in the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
すなわち、上記実施例のハイブリッド自動車20では、駆動軸としてのリングギヤ軸32aとモータMG2とがモータMG2の回転数を減速してリングギヤ軸32aに伝達する減速ギヤ35を介して連結しているが、減速ギヤ35の代わりに、例えばHi,Loの2段の変速段あるいは3段以上の変速段を有し、モータMG2の回転数を変速してリングギヤ軸32aに伝達する変速機を採用してもよい。
That is, in the
また、上記実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により減速してリングギヤ軸32aに出力しているが、図10に示す変形例としてのハイブリッド自動車120のように、モータMG2の動力を変速機65により変速してリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図10中、車輪63c,63dに接続された車軸)に伝達するようにしてもよい。
Further, in the
更に、上記各実施例のハイブリッド自動車20、20Bは、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して駆動輪63a,63bに接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、図11に示す変形例としてのハイブリッド自動車220のように、エンジン22のクランクシャフト26に接続されたインナーロータ232と駆動輪63a,63bに動力を出力する駆動軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を駆動軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものであってもよい。
Furthermore, the
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、65 変速機、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、90 マスタシリンダ、92 ブレーキアクチュエータ、94 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、95 運転者支援用電子制御ユニット(DSSECU)、96a,96b,96c,96d ホイールシリンダ、97 レーダセンサ、99 DSSスイッチ、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG1,MG2 モータ。
20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34
Claims (4)
何れかの車軸である第1車軸と前記内燃機関の出力軸とに接続されて電力と動力の入出力を伴って前記第1車軸および前記出力軸に動力を入出力可能な電力動力入出力手段と、
前記第1車軸または該第1車軸とは異なる車軸の何れかである第2車軸に動力を入出力可能な電動機と、
前記電力動力入出力手段および前記電動機との間で電力をやりとり可能な蓄電手段と、
走行に要求される要求トルクの設定可能範囲としての第1の設定可能範囲と前記内燃機関の運転ポイントを設定するための制約である運転ポイント制約とを規定する第1の運転条件と、前記第1の設定可能範囲よりも少なくともトルクの下限が小さい第2の設定可能範囲と前記第1の運転条件における運転ポイント制約に比較して車速が高まるほど前記内燃機関の回転数を大きく定める運転ポイント制約とを規定する第2の運転条件との何れか一つを実行用運転条件として設定可能な運転条件設定手段と、
運転者によるアクセル踏込量に基づいて前記要求トルクを設定可能であると共に、運転者によるアクセル踏込量に基づくことなく所定の情報に基づいて前記要求トルクを設定可能であり、前記アクセル踏込量に基づくことなく前記所定の情報に基づいて前記要求トルクが設定されるようにするための自動走行制御要求が運転者によりなされておらず、かつ前記第1の運転条件が前記実行用運転条件として設定されているときには、前記第1の設定可能範囲内で前記要求トルクを設定する一方、前記自動走行制御要求が運転者によりなされているときには、前記第2の設定可能範囲内で前記要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記設定された要求トルクと前記第1の運転条件に対応した運転ポイント制約とに基づいて前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された要求トルクに基づくトルクが出力されるように前記内燃機関と前記電力動力入出力手段と前記電動機とを制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド自動車。 An internal combustion engine;
Power power input / output means connected to the first axle as one of the axles and the output shaft of the internal combustion engine and capable of inputting / outputting power to / from the first axle and the output shaft with input / output of power and power When,
An electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle that is either the first axle or an axle different from the first axle;
Power storage means capable of exchanging power between the power drive input / output means and the electric motor;
A first operating condition that defines a first settable range as a settable range of a required torque required for traveling and an operating point constraint that is a constraint for setting the operating point of the internal combustion engine; An operating point constraint that determines the rotational speed of the internal combustion engine to be larger as the vehicle speed increases than the second settable range in which the lower limit of the torque is smaller than the settable range of 1 and the operating point constraint in the first operating condition. Operating condition setting means that can set any one of the second operating conditions that define
The required torque can be set based on the accelerator depressing amount by the driver, and the required torque can be set based on predetermined information without being based on the accelerator depressing amount by the driver, based on the accelerator depressing amount The driver does not make an automatic travel control request for setting the required torque based on the predetermined information, and the first operating condition is set as the execution operating condition. when and, while setting the required torque in the first setting range, the when the automatic travel control request has been made by the driver, the request in the second setting range a required torque setting means for setting a torque,
Target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine based on the set required torque and an operating point constraint corresponding to the first operating condition ;
Control means for controlling the internal combustion engine, the electric power drive input / output means, and the electric motor so that the internal combustion engine is operated at the set target operating point and torque based on the set required torque is output. When,
A hybrid car with
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