JP4254786B2 - Vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来より、内燃機関と電動機と蓄電手段とを備え、内燃機関を停止して電動機からの動力だけで走行可能なハイブリッド車が知られている。例えば、特許文献1記載されたハイブリッド車では、内燃機関を運転状態にして走行するハイブリッド・モードを選択するための「H」ボタンと内燃機関を停止状態にして走行する電気自動車モード(以下、EVモードという)を選択するための「E」ボタンとが設けられており、運転者が「E」ボタンを選択したときには、蓄電手段の充電状態が良好であることなどを条件に、内燃機関を停止して電気自動車として走行する。
ところで、運転者がEVモードを選択可能な車両においては、例えば運転者がアクセルペダルを踏み込んで加速を要求したときなどには、EVモードが選択されているときであってもEVモードでの走行が制限される。つまり、車両に対する要求駆動力が大きいときには、電動機からの動力だけでは運転者による加速要求を満たすことができないため、EVモードでの走行を許可せずに内燃機関を運転状態にして内燃機関からの動力を駆動軸に出力する。ここで、EVモードでの走行の許否の決定を仮にアクセル開度に基づいて行なうとすると、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する場合には、同じアクセル開度であっても設定される要求駆動力が異なるため、要求駆動力によっては電動機からの動力のみでは賄いきれず、EVモードでの走行時に電動機からの出力不足に起因してもたつきやショックが発生するおそれがある。また、要求駆動力に対応する動力が電動機から出力可能であるにもかかわらずEVモードでの走行が禁止されてしまい、運転者の意思にそぐわない走行状態になることも考えられる。このように、EVモードでの走行の許否の決定が適切に行なわれなければ、ドライバビリティが低下してしまう。 By the way, in a vehicle in which the driver can select the EV mode, for example, when the driver requests acceleration by depressing the accelerator pedal, the vehicle travels in the EV mode even when the EV mode is selected. Is limited. In other words, when the required driving force for the vehicle is large, the driver's acceleration request cannot be satisfied only by the motive power from the electric motor. Therefore, the internal combustion engine is put into an operating state without permitting traveling in the EV mode. Power is output to the drive shaft. Here, if it is determined whether to permit or not travel in the EV mode based on the accelerator opening, if there are a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening, Since the required driving force to be set is different, depending on the required driving force, the power from the electric motor alone cannot be covered, and there is a possibility that rattling or shock may occur due to insufficient output from the electric motor when traveling in the EV mode. It is also conceivable that traveling in the EV mode is prohibited even though power corresponding to the required driving force can be output from the electric motor, resulting in a traveling state that does not match the driver's intention. As described above, drivability deteriorates unless the determination of whether or not to permit traveling in the EV mode is appropriately performed.
本発明の車両及びその制御方法は、運転者の操作により電動運転を優先可能であって同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する車両において、ドライバビリティの向上を図ることを目的とする。 The vehicle of the present invention and the control method thereof are intended to improve drivability in a vehicle that can prioritize electric driving by a driver's operation and has a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening. To do.
本発明の車両及びその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明の車両は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけで走行する電動運転を優先して行なわせる電動運転優先モードを運転者の操作により設定可能なモード設定手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
同じアクセル開度に対して複数の駆動力の特性を有し前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度に対応する駆動力の特性に応じて運転者により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、
運転者の操作により前記電動運転優先モードが設定された場合、前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づいて前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定し該決定により前記電動運転優先モードでの電動運転が許可されたときに該電動運転で走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する駆動制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The vehicle of the present invention
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Power storage means for exchanging power with the motor;
A mode setting means capable of setting an electric driving priority mode by operating the driver by preferentially performing an electric driving in which the internal combustion engine is stopped and only the power from the electric motor is driven;
An accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening;
The driving force required by the driver is set according to the driving force characteristic corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening. Required driving force setting means to perform,
When the electric driving priority mode is set by a driver's operation, whether to permit electric driving in the electric driving priority mode is determined based on the required driving force set by the required driving force setting means, and the determination determines Drive control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor to run in the electric operation when the electric operation in the electric operation priority mode is permitted;
It is a summary to provide.
本発明の車両では、運転者から電動運転を優先させるよう指示があったときには、その指示に対する許否の決定は要求駆動力に基づいて行なう。すなわち、電動運転により電動機で消費される電力は要求駆動力により異なるため、要求駆動力に基づいて電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定することにより、蓄電手段から電動機への電力の供給の状態を考慮する。したがって、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する場合であっても、電動運転優先モードでの電動運転時に電動機からの出力不足に起因したもたつきやショックの発生を抑止することができるし、また運転者が電動運転優先モードでの電動運転を指示したときにできるだけ電動運転を行なうことにより運転者の意思に叶った応答性を発揮することができる。これにより、ドライバビリティの向上を図ることができる。 In the vehicle according to the present invention, when the driver gives an instruction to prioritize the electric driving, whether to permit or reject the instruction is determined based on the required driving force. That is, since the electric power consumed by the electric motor by the electric operation varies depending on the required driving force, the electric power supply from the power storage means to the electric motor is determined by determining whether to permit the electric driving in the electric driving priority mode based on the required driving force. Consider the situation. Therefore, even in the case of having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening, it is possible to suppress the occurrence of wobbling and shock due to insufficient output from the motor during the electric driving in the electric driving priority mode. In addition, when the driver instructs the electric driving in the electric driving priority mode, the electric driving can be performed as much as possible so that the responsiveness according to the driver's intention can be exhibited. As a result, drivability can be improved.
こうした本発明の車両において、シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段、を備え、前記要求駆動力設定手段は、同じアクセル開度に対してシフトポジションごとに複数の駆動力の特性を有し前記シフトポジション検出手段によって検出されたシフトポジションと前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度とに応じて前記要求駆動力を設定する手段であるものとすることもできる。シフトポジションが異なると同じアクセル開度に対する要求駆動力も異なることが多いため、電動運転優先モードでの電動運転の許否の決定を要求駆動力に基づいて行なうことにより、その拒否の決定を適切に行なうことができ、本発明を適用する意義が高い。 The vehicle according to the present invention includes a shift position detecting unit that detects a shift position, and the required driving force setting unit has a plurality of driving force characteristics for each shift position with respect to the same accelerator opening. The required driving force may be set according to the shift position detected by the position detecting means and the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means. Since the required driving force for the same accelerator opening is often different if the shift position is different, the decision to reject the electric driving in the electric driving priority mode is made appropriately by determining whether the electric driving is permitted or not based on the required driving force. Therefore, the significance of applying the present invention is high.
また、本発明の車両において、前記蓄電手段と電力のやりとりを行なうことにより前記内燃機関をクランキングするクランキング手段、を備え、前記駆動制御手段は、前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定する際、前記内燃機関をクランキングするのに必要な電力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて設定される第1の低駆動力域に前記要求駆動力が入るときには前記電動運転優先モードでの電動運転を許可し、前記第1の低駆動力域に前記要求駆動力が入らないときには前記電動運転優先モードでの電動運転を禁止する手段であるものとすることもできる。電動運転優先モードでの電動運転時には、要求駆動力が大きいほど蓄電手段から電動機への出力も大きくなる傾向にある。また、蓄電手段からの出力には制限がある。このため、要求駆動力が比較的大きいときに電動運転優先モードでの電動運転が許可されると、電動運転中に内燃機関を始動することが必要になったときに蓄電手段からの電力が内燃機関のクランキングに使われることにより、要求駆動力に見合う動力を電動機から出力できないおそれがある。また、要求駆動力が比較的小さいときに電動運転優先モードでの電動運転が禁止されると、クランキングに用いる電力を考慮したとしても蓄電手段の残容量にまだ余裕があるにもかかわらず電動運転が制限されてしまうおそれがある。したがって、内燃機関のクランキングに必要な電力と蓄電手段の出力制限とに基づいて設定された第1の低駆動力域に入るときに電動運転優先モードでの電動運転を許可するのが好ましい。このとき、前記第1の低駆動力域の上限値は、前記電動運転優先モードでの電動運転が許可される所定の低車速域では、前記電動運転優先モードに設定されていない状態での電動運転を許可する第2の低駆動力域の上限値よりも高く設定されているものとすることもできる。こうすれば、運転者が電動運転を指示したときにはできるだけ広い駆動力域で電動運転が行なわれるため、運転者の意思に叶った走行を行なうことができる。ここで、所定の低車速域は、例えば内燃機関の効率や排気などの条件を考慮して適宜設定すればよい。 The vehicle according to the present invention further includes cranking means for cranking the internal combustion engine by exchanging electric power with the power storage means, and the drive control means is configured to permit or reject electric driving in the electric driving priority mode. When the required driving force enters the first low driving force range set based on the electric power required for cranking the internal combustion engine and the output limit of the power storage means, the electric driving priority is given. The electric driving in the mode may be permitted, and when the required driving force does not enter the first low driving force range, the electric driving in the electric driving priority mode may be prohibited. During electric operation in the electric operation priority mode, the output from the power storage means to the electric motor tends to increase as the required driving force increases. In addition, the output from the power storage means is limited. For this reason, if the electric driving in the electric driving priority mode is permitted when the required driving force is relatively large, the electric power from the power storage means is used when the internal combustion engine needs to be started during the electric driving. When used for cranking the engine, there is a possibility that power corresponding to the required driving force cannot be output from the electric motor. In addition, if the electric driving in the electric driving priority mode is prohibited when the required driving force is relatively small, even if the electric power used for cranking is taken into account, the electric power storage means still has a margin in the remaining capacity. Driving may be restricted. Therefore, it is preferable to permit the electric operation in the electric operation priority mode when entering the first low driving force range set based on the electric power required for cranking of the internal combustion engine and the output limit of the power storage means. At this time, the upper limit value of the first low driving force range is electric power in a state where the electric driving priority mode is not set in a predetermined low vehicle speed range in which electric driving in the electric driving priority mode is permitted. It may be set higher than the upper limit value of the second low driving force range in which driving is permitted. In this way, when the driver gives an instruction for electric driving, electric driving is performed in the widest possible driving force range, so that it is possible to travel according to the driver's intention. Here, the predetermined low vehicle speed range may be appropriately set in consideration of conditions such as efficiency of the internal combustion engine and exhaust.
さらに、クランキング手段を備えた本発明の車両において、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸とに接続され、前記駆動制御手段は、前記電動運転優先モードでの電動運転中に該電動運転が禁止されたときに前記クランキング手段によって前記内燃機関のクランキングを行なうことにより該内燃機関を始動するよう前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御すると共に、前記クランキング手段による前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸へ出力される動力を前記電動機からの動力により打ち消すよう前記電動機を制御する手段であるものとすることもできる。電動運転により電動機で消費される電力は要求駆動力によって異なるため、内燃機関のクランキングに伴ってクランキング手段から駆動軸へ出力される反力を電動機からの動力により打ち消すよう制御する車両においては、要求駆動力によってはその反力を打ち消すだけの動力を電動機から出力することができない場合が考えられる。したがって、要求駆動力に基づいて電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定することにより、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する場合であっても、電力不足によってクランキング手段から駆動軸に出力される反力に見合う動力が電動機から出力できないという事態を回避することができ、内燃機関の始動時のショックの発生を防ぐことができる。また、前記クランキング手段は、前記内燃機関の出力軸と前記駆動軸と回転軸との3軸に接続され該3軸のうちいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記回転軸に動力を入出力可能な発電機と、を備える手段であるものとすることもできる。 Further, in the vehicle of the present invention provided with the cranking means, the cranking means is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft, and the drive control means is electrically operated in the electric operation priority mode. The cranking means and the internal combustion engine are controlled so as to start the internal combustion engine by cranking the internal combustion engine by the cranking means when the electric operation is prohibited. Means for controlling the electric motor so as to cancel the power output to the drive shaft with the cranking of the internal combustion engine by the means by the power from the electric motor. Since the electric power consumed by the electric motor by electric driving differs depending on the required driving force, in a vehicle that controls to counteract the reaction force output from the cranking means to the driving shaft with the cranking of the internal combustion engine by the power from the electric motor. Depending on the required driving force, there may be a case where power sufficient to cancel the reaction force cannot be output from the electric motor. Therefore, by determining whether or not the electric driving in the electric driving priority mode is permitted based on the required driving force, the cranking means is caused by the power shortage even in the case of having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening. Thus, it is possible to avoid a situation in which the power corresponding to the reaction force output from the motor to the drive shaft cannot be output from the electric motor, and it is possible to prevent the occurrence of a shock when starting the internal combustion engine. Further, the cranking means is connected to the three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotating shaft, and is used as a remaining shaft based on the power input / output to / from any two of the three shafts. It may be a means provided with a three-axis power input / output means for inputting / outputting power and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft.
本発明の車両の制御方法は、
駆動軸に動力を出力可能な内燃機関と、前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、前記内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけで走行する電動運転を優先して行なわせる電動運転優先モードを運転者の操作により設定可能なモード設定手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、を備えた車両の制御方法であって、
(a)同じアクセル開度に対して複数の駆動力の特性を有し前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度に対応する駆動力の特性に応じて運転者により要求される要求駆動力を設定し、
(b)運転者の操作により前記電動運転優先モードが設定された場合、設定された要求駆動力に基づいて前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定し該決定により前記電動運転優先モードでの電動運転が許可されたときに前記内燃機関を停止して該電動運転で走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
ことを要旨とする。
The vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft, an electric motor capable of outputting power to the drive shaft, power storage means for exchanging electric power with the motor, and stopping the internal combustion engine and using only the power from the motor A vehicle control method comprising mode setting means that can set an electric driving priority mode that gives priority to electric driving that travels by a driver's operation, and accelerator opening detecting means that detects an accelerator opening. And
(A) Required driving required by the driver in accordance with the driving force characteristic corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening Set the force,
(B) When the electric driving priority mode is set by a driver's operation, whether to permit electric driving in the electric driving priority mode is determined based on the set required driving force, and the electric driving priority mode is determined by the determination. Controlling the internal combustion engine and the electric motor so that the internal combustion engine is stopped and travels by the electric operation when the electric operation is permitted.
This is the gist.
本発明の車両の制御方法では、運転者から電動運転を優先させるよう指示があったときには、その指示に対する許否の決定は要求駆動力に基づいて行なう。すなわち、電動運転により電動機で消費される電力は要求駆動力により異なるため、要求駆動力に基づいて電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定することにより、蓄電手段から電動機への電力の供給の状態を考慮する。したがって、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する場合であっても、電動運転優先モードでの電動運転時に電動機からの出力不足に起因したもたつきやショックの発生を抑止することができるし、また運転者が電動運転優先モードでの電動運転を指示したときにできるだけ電動運転を行なうことにより運転者の意思に叶った応答性を発揮することができる。これにより、ドライバビリティの向上を図ることができる。 In the vehicle control method according to the present invention, when the driver gives an instruction to prioritize the electric driving, whether to permit or reject the instruction is determined based on the requested driving force. That is, since the electric power consumed by the electric motor by the electric operation varies depending on the required driving force, the electric power supply from the power storage means to the electric motor is determined by determining whether to permit the electric driving in the electric driving priority mode based on the required driving force. Consider the situation. Therefore, even in the case of having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening, it is possible to suppress the occurrence of wobbling and shock due to insufficient output from the motor during the electric driving in the electric driving priority mode. In addition, when the driver instructs the electric driving in the electric driving priority mode, the electric driving can be performed as much as possible so that the responsiveness according to the driver's intention can be exhibited. As a result, drivability can be improved.
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20の構成の概略を示す構成図である。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を介してピニオンギヤ33を回転させるキャリア34が接続された動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30のサンギヤ31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のリングギヤ32に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、ハイブリッド自動車20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70とを備える。なお、駆動軸としてのリングギヤ軸32aは、ギヤ機構60とデファレンシャルギヤ62とを介して駆動輪63a,63bが取り付けられた車軸64に接続されており、リングギヤ軸32aに出力された動力は走行用の動力として用いられる。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジン22は、例えばガソリン又は軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力可能な内燃機関として構成されており、図2に示すように、エアクリーナ122により清浄された空気をスロットルバルブ124を介して吸気管160へ吸入すると共に燃料噴射弁126から吸気ポート125に燃料を噴射して吸入された空気と燃料とを混合し、この混合気を吸気バルブ128を介して燃焼室143に吸入し、点火プラグ130による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギにより押し下げられるピストン132の往復運動をクランクシャフト26の回転運動に変換する。エンジン22からの排気は、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC),窒素酸化物(NOx)の有害成分を浄化する浄化装置(三元触媒)134を介して外気へ排出される。
The
エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により制御されている。エンジンECU24は、CPU24a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、CPU24aの他に処理プログラムを記憶するROM24bと、データを一時的に記憶するRAM24cと、図示しない入出力ポート及び通信ポートとを備える。エンジンECU24には、エンジン22の状態を検出する種々のセンサからの信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ140からのクランクポジションやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサ142からのエンジン水温Tw,燃焼室143へ吸排気を行なう吸気バルブ128や排気バルブ129を開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ144からのカムポジション,スロットルバルブ124のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ146からのスロットルポジション,吸気管160に取り付けられたエアフローメータ148からのエアフローメータ信号AF,同じく吸気管160に取り付けられた温度センサ149からの吸気温などが入力ポートを介して入力されている。また、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁126への駆動信号や、スロットルバルブ124のポジションを調節するスロットルモータ136への駆動信号、イグナイタと一体化されたイグニッションコイル138への制御信号、吸気バルブ128の開閉タイミングを変更可能な可変バルブタイミング機構150への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70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。動力分配統合機構30は、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、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及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及びモータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる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。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などが入力されており、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、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70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用電子制御ユニット70に出力する。
Each of the motor MG1 and the motor MG2 is configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as a generator and can be driven as an electric motor, and exchanges electric power with the
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などが入力されており、バッテリ50を管理するための残容量(SOC)を計算すると共に計算した残容量(SOC)と電池温度Tbやその入出力制限Win,Wout,バッテリ50を充放電するための要求値である充放電要求パワーPb*などを計算し、必要に応じてデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70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及び通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70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87からの車速V,運転者が後述するモータ運転優先モードを設定したいときに押下するEVスイッチ88からのオンオフ信号などが入力ポートを介して入力されており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、運転席前方の図示しない操作パネルに設けられEVスイッチ88からのオン信号を入力したときに点灯するEVランプ89への制御信号が出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、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と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。ここで、シフトレバー81のシフトポジションSPとしては、本実施例では、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、通常の前進走行用のドライブポジション(以下、「Dポジション」という)、の他に、主として例えば下り坂を比較的高速で走行しているような場合に選択されるブレーキポジション(以下、「Bポジション」という)や、燃費よりも加速を重視するスポーツモード(以下、「SDポジション」という)が設けられている。
The hybrid
こうして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及びモータ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又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及びモータ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からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードがある。また、この他に、EVスイッチ88がオンされていることや車速が所定の低車速以下であることなどといった複数の条件(以下、「モータ運転優先モード許可条件」という)が成立したときにできるだけエンジン22の作動を制限してモータMG2からの要求動力に見合う動力のみを走行用の動力としてリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転優先モードなどがある。
The
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にイグニッションスイッチ80がオンされているときに運転者がEVスイッチ88をオンしてモータ運転優先モードでの走行を要求したときの動作について説明する。図3は、EVスイッチ88がオフからオンになったときにハイブリッド用電子制御ユニット70によって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。
Next, the operation of the
このルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、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や車速センサ87からの車速V,シフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の温度センサ51からの電池温度Tb,バッテリ50の残容量(SOC),バッテリ50の入出力制限Win,Wout,バッテリ50の充放電要求Pb*など制御に必要なデータを入力する(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、バッテリ50の残容量(SOC)は、電流センサにより検出された充放電電流の積算値などに基づいて計算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。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、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。さらに、バッテリ50の充放電要求Pb*は、バッテリ50の残容量(SOC)とその目標値である目標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。
When this routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力したアクセル開度Accと車速VとシフトポジションSPとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された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Tr*を設定する(ステップS110)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速VとシフトポジションSP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、アクセル開度Accと車速VとシフトポジションSPとが与えられると記憶したマップから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4に要求トルク設定用マップの一例を示す。図4に示すように、各シフトポジションSPでの要求トルクTr*は、例えばアクセル開度Accが100%のときには車速Vが同じであればシフトポジションSPにかかわらず同じ値に設定され、アクセル開度Accが20%のときにはBポジション及びSDポジションでDポジションよりも高い値に設定され、アクセル開度Accが0%(アクセルオフ)のときにはDポジション、SDポジション、Bポジションの順に高い値に設定される。このように、アクセル開度0%や20%のときには、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有している。
When the data is input in this way, the torque required for the vehicle should be output to the
次に、入力した車速Vを閾値Vrefと比較する(ステップS120)。この閾値Vrefは、モータ運転優先モードでの走行を許可するか否かを判定する車速の閾値であり、実施例ではエンジン22からの排気ガスが車両周辺に漂いにくく且つエンジン22を比較的効率よく運転することができる車速の下限値近傍の値(例えば、時速50キロや55キロ)を用いた。車速Vが閾値Vref未満のときには、第1の閾値Tref1を設定し(ステップS130)、設定した要求トルクTr*が第1の閾値Tref1以下か否かを判定する(ステップS140)。ここで、第1の閾値Tref1は、要求トルクTr*に基づいてモータ運転優先モードでの走行を許可するか否かを判定する要求トルクTr*の閾値であり、実施例では車速Vと第1の閾値Vref1との関係を予め定めて閾値設定用マップとしてROM74に記憶しておき、車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する第1の閾値Tref1を導出して設定するものとした。図5に閾値設定用マップの一例を示す。
Next, the input vehicle speed V is compared with a threshold value Vref (step S120). This threshold value Vref is a vehicle speed threshold value for determining whether or not to allow driving in the motor operation priority mode. In the embodiment, the exhaust gas from the
図5の閾値設定用マップについて詳細に説明する。図5における第1の閾値Tref1は、実施例ではバッテリ50の出力制限WoutとモータMG1によりエンジン22をクランキングするのに必要な電力との差分を用いてモータMG2から出力可能なトルクの上限値に設定されている。すなわち、モータ運転優先モードでの走行時にモータ運転優先モード許可条件が成立しなくなったときには、エンジン22を始動してトルク変換運転モードや充放電運転モードに移行する必要がある。このとき、車両の走行を継続するにはモータMG2から要求トルクTr*に見合う動力を出力したままエンジン22のクランキングを行なう必要があるため、モータMG2で消費される走行用の電力とモータMG1で消費されるクランキング用の電力とが必要になる。ここで、仮に、要求トルクTr*が比較的高く設定されている場合にモータ運転優先モードでの走行を継続するとすれば、モータMG2で必要とされる走行用の電力とモータMG1で必要とされるクランキング用の電力との和がバッテリ50の出力制限Woutを超えてしまい、バッテリ50から供給可能な電力では走行用の電力とクランキング用の電力との全てを賄うことはできないおそれがある。その場合には、モータMG1,MG2からの出力を制限する必要があるが、エンジン22を確実に始動するにはクランキング用の電力の確保を優先させる必要があるため、両者の和が出力制限Woutの範囲内に収まるようにモータMG2から出力されるトルクを制限することになる。その結果、走行時にもたつきやショックが発生してしまう。また、要求トルクTr*が比較的低く設定されている場合にモータ運転優先モードでの走行を禁止するとすれば、モータMG1で消費されるクランキング用の電力を考慮したとしても出力制限Woutに十分に余裕があるにもかかわらずエンジン22が運転状態になってしまい、運転者の意思にそぐわない運転モードになってしまう。このようなことから、要求トルクTr*が、クランキング用の電力とバッテリ50の出力制限Woutとを考慮して設定されたモータMG2から出力可能なトルクの上限値以下のときにモータ運転優先モードでの走行を許可することにより、走行時のもたつきやショックの発生を抑制すると共に、できるだけ運転者の意思に叶った運転モードで走行するようにする。また、第1の閾値Tref1は、図5に示すように、運転者によりモータ運転優先モードが設定されたときにはできるだけモータMG2からの動力のみで走行するように、EVスイッチ88がオフされたときの運転者の要求によらないモータ走行(モータ運転モードでの走行)が許可されるトルクの上限値(第2の閾値Tref2)よりも高く設定される。
The threshold setting map in FIG. 5 will be described in detail. In the embodiment, the first threshold value Tref1 in FIG. 5 is an upper limit value of the torque that can be output from the motor MG2 using the difference between the output limit Wout of the
ステップS140で要求トルクTr*が第1の閾値Tref1以下のときには、車速Vや要求トルクTr*以外の他のモータ運転優先モード許可条件(例えば、バッテリ50の残容量(SOC)やバッテリ50の電池温度Tbに関する条件など)が成立しているか否かを判定し(ステップS150)、他のモータ運転優先モード許可条件が成立しているときには、EV許可フラグFevの値を調べる(ステップS160)。ここで、EV許可フラグFevとは、ハイブリッド用電子制御ユニット70がモータ運転優先モードでの走行を許可したか否かを示すフラグであり、値0のときにはモータ運転優先モードでの走行を許可していないことを示し、値1のときにはモータ運転優先モードでの走行を許可したことを示す。なお、EV許可フラグFevは、運転者がEVスイッチ88をオフしたときには値0にリセットされる。そして、EV許可フラグFevが値0のときには、EVランプ89を点灯させてモータ運転優先モードでの走行が許可されていることを運転者に報知し、EV許可フラグFevに値1をセットする(ステップS170)。
When the required torque Tr * is equal to or lower than the first threshold value Tref1 in step S140, other motor operation priority mode permission conditions other than the vehicle speed V and the required torque Tr * (for example, the remaining capacity (SOC) of the
ステップS160でEV許可フラグFevが値1のとき、又はステップS170でEV許可フラグFevに値1をセットした後は、モータ運転優先モードでの走行を許可しておりエンジン22を運転させる必要はないことから、エンジン22を停止状態にしておくために目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに値0を設定すると共に(ステップ180)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する(ステップS190)。そして、バッテリ50の入力制限Win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下限としてのトルク制限Tminを次式(1)により計算すると共に、要求トルクTr*と動力分配統合機構30のギヤ比ρを用いてモータ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(2)により計算し、計算したトルク制限Tminで仮モータトルクTm2tmpを制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。なお、設定された仮モータトルクTm2tmpは、要求トルクTr*を設定する際にバッテリ50の出力制限Woutを考慮しているため、バッテリ50の出力制限Woutの範囲内で制限した値になる。
When the EV permission flag Fev is the
Tmin=Win/Nm2 (1)
Tm2tmp=Tr*/Gr (2)
Tmin = Win / Nm2 (1)
Tm2tmp = Tr * / Gr (2)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信する(ステップS300)。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*(=値0)でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、値0の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が運転されているときにはエンジン22を停止するようエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を中止し、エンジン22が運転停止中のときにはその状態を保持する。これにより、モータMG2のトルク指令Tm2*には基本的には要求トルクTr*が設定され、ハイブリッド自動車20はモータMG2からの動力のみで走行することになる。モータ走行時の動力分配統合機構30の回転要素を力学的に説明するための共線図の一例を図6に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2に減速ギヤ35のギヤ比Grを乗じたリングギヤ32の回転数Nrを示す。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
ステップS300でエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を送信すると、EV許可フラグFevが値1か否かを調べる(ステップS310)。いま、すべてのモータ運転優先モードが成立している、つまりステップS120,S140及びS150で肯定判定されたときを考えると、ステップS310で肯定判定がなされ、ステップS100に戻り、ステップS100以降の処理を実行する。 When the target rotational speed Ne *, target torque Te *, and torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are transmitted in step S300, it is checked whether the EV permission flag Fev is a value 1 (step S310). Now, considering that all motor operation priority modes have been established, that is, when an affirmative determination is made in steps S120, S140, and S150, an affirmative determination is made in step S310, the process returns to step S100, and the processing after step S100 is performed. Execute.
さて、ステップS120で車速Vが閾値Vref以上のときやステップS140で要求トルクTr*が第1の閾値Tref1よりも大きいとき、ステップS150で車速Vや要求トルクTr*以外の他のモータ運転優先モード許可条件が成立していないとき、つまりいずれかのモータ運転優先モード許可条件が成立していないときには、モータ運転優先モードでの走行を禁止し、EVランプ89が点灯しているときにはEVランプ89を消灯すると共に、EV許可フラグFevを値0にリセットする(ステップS210)。続いて、閾値設定用マップ(図5参照)から現在の車速Vに対応する第2の閾値Tref2を読み出し(ステップS220)、要求トルクTr*と第2の閾値Tref2とを比較する(ステップS230)。この第2の閾値Tref2は、要求トルクTr*に基づいてエンジン22を運転するか否かを判定する閾値であり、実施例ではエンジン22を比較的効率よく運転することができる下限値近傍の値を用いた。要求トルクTr*が第2の閾値Tref2よりも小さいときには、エンジン22を停止させてモータMG2からの動力のみで走行するために、エンジン22の目標回転数Ne*及び目標トルクTe*に値0をセットすると共に(ステップS180)、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0をセットし(ステップS190)、モータトルク指令Tm2*を設定する(ステップS200)。
When the vehicle speed V is greater than or equal to the threshold value Vref in step S120 or when the required torque Tr * is greater than the first threshold value Tref1 in step S140, other motor operation priority modes other than the vehicle speed V and the required torque Tr * are determined in step S150. When the permission condition is not satisfied, that is, when any of the motor operation priority mode permission conditions is not satisfied, traveling in the motor operation priority mode is prohibited, and when the
こうして、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をエンジンECU24やモータECU40にそれぞれ送信する(ステップS300)。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*(=値0)でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。また、値0の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が運転されているときにはエンジン22を停止するようエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を中止し、エンジン22が運転停止中のときにはその状態を保持する。その後、EV許可フラグFevが値1か否かを調べる(ステップS310)。いま、いずれかのモータ運転優先モード許可条件が成立していないときを考えているから、ステップS310で否定判定がなされ、そのまま本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了した後は、モータMG2を駆動するモータ運転モードにより走行するための図示しないモータ走行時駆動制御ルーチンが実行されるが、その詳細な説明については省略する。
Thus, when the target engine speed Ne * and target torque Te * of the
ステップS230で要求トルクTr*が第2の閾値Tref2以上のときには、エンジン22を運転状態にするためにエンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS240)。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求Pb*とロスLossとの和として計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
When the required torque Tr * is greater than or equal to the second threshold value Tref2 in step S230, the required power Pe * required for the
こうして要求パワーPe*を設定すると、エンジン22から要求パワーPe*を出力するためのエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS250)。この設定は、実施例では、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図7に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
When the required power Pe * is set in this way, a target rotational speed Ne * and a target torque Te * for outputting the required power Pe * from the
ステップS250でエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、エンジン22が稼働中か否かを判定し(ステップS260)、エンジン22が停止状態のときには、始動時制御ルーチンを実行することによりエンジン22を始動するようエンジンECU24に指令する(ステップS270)。一方、ステップS260で既にエンジン22が稼働しているときには、そのままステップS280に進む。
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
ここで、始動時制御ルーチンについて説明する。まず、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、モータMG1がエンジン22のクランキングするようエンジン22の回転数Neに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し、モータMG1をトルク指令Tm1*で駆動させるようモータECU40に指令する。すると、モータECU40は、バッテリ50から電力の供給を受けたモータMG1がクランクシャフト26をモータリングするよう制御する。そして、このモータリングによりエンジン22の回転数Neが次第に上昇して点火開始回転数Nstart(例えば800rpmや1000rpm)に到達すると、エンジン22を始動するようエンジンECU24に指令する。これにより、エンジンECU24は、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御といった始動時燃焼制御を開始する。その後、エンジン22が完爆したときに初めて超える完爆回転数Ncomb(>点火開始回転数Nstart)を超えるまでこの始動時燃焼制御を継続し、完爆したあと始動時制御ルーチンを終了する。
Here, the startup control routine will be described. First, the
図3の駆動制御ルーチンに戻り、ステップS260でエンジン22が稼働中であるとき、又はステップS270で始動時制御ルーチンを実行したあとは、ステップS250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とを用いて次式(3)によりモータ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とに基づいて式(4)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS280)。ここで、式(3)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図8に示す。式(3)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、エンジン22を目標回転数Ne*及び目標トルクTe*の運転ポイントで定常運転したときにエンジン22から出力されるトルクTe*がリングギヤ軸32aに伝達されるトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。また、式(4)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(2)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。
Returning to the drive control routine of FIG. 3, when the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ−Nm2/(Gr・ρ) (3)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*−Nm1)+k2∫(Nm1*−Nm1)dt (4)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ−Nm2 / (Gr ・ ρ) (3)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * −Nm1) + k2∫ (Nm1 * −Nm1) dt (4)
こうしてモータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とを計算すると、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと計算したモータ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(5)及び式(6)により計算すると共に、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を用いてモータ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(7)により計算し、計算したトルク制限Tmax,Tminで仮モータトルクTm2tmpを制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS290)。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力する要求トルクTr*を、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(7)は、前述した図8の共線図から容易に導き出すことができる。
When the target rotational speed Nm1 * and the torque command Tm1 * of the motor MG1 are thus calculated, the input / output limits Win and Wout of the
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tmin=(Win−Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (7)
Tmax = (Wout−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (5)
Tmin = (Win−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (6)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (7)
エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をエンジンECU24やモータECU40にそれぞれ送信する(ステップS300)。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。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*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。その後、ステップS310でEV許可フラグFevに値1がセットされているか否かを調べるが、このときにはEV許可フラグFevが値0にリセットされていることから、ステップS310で否定判定がなされ、そのまま本ルーチンを終了する。本ルーチンを終了した後は、エンジン22及びモータMG1,MG2を駆動するトルク変換運転モードや充放電運転モードなどにより走行するための図示しない通常時駆動制御ルーチンが実行されるが、その詳細な説明は省略する。
When the target engine speed Ne * and target torque Te * of the
ここで、実施例のハイブリッド自動車20のエンジン22が本発明の内燃機関に相当し、モータMG2が電動機に相当し、バッテリ50が蓄電手段に相当する。また、EVスイッチ88がモード設定手段に相当し、アクセルペダルポジションセンサ84がアクセル開度検出手段に相当し、ハイブリッド用電子制御ユニット70が要求駆動力設定手段や駆動制御手段に相当する。また、シフトポジションセンサ82がシフトポジション検出手段に相当し、モータMG1がクランキング手段に相当する。なお、本実施例ではハイブリッド自動車20の構成、作用及び効果の説明をすることにより、本発明の車両を説明すると同時に車両の制御方法についても併せて説明した。
Here, the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、運転者がEVスイッチ88をオンしたときには、要求トルクTr*に基づいてモータ運転優先モードによる走行の許否を決定する。したがって、この許否の決定にあたり、バッテリ50からモータMG2に供給される電力を考慮することが可能になるため、アクセル開度0%や20%のときのように、同じアクセル開度に対してシフトポジションに応じた複数の駆動力特性を有する場合であっても、モータ運転優先モードでの走行時にモータMG2からの出力不足に起因したもたつきやショックの発生を抑止することができるし、また運転者がモータ運転優先モードでの走行を指示したときにできるだけモータ走行を行なうことにより運転者の意思に叶った応答性を発揮することができる。これにより、ドライバビリティの向上を図ることができる。
According to the
また、エンジン22のクランキングに必要な電力とバッテリ50の出力制限Woutとに基づいて設定された第1の閾値Tref1以下のときにモータ運転優先モードでの走行を許可するため、モータ運転優先モードでの走行中にエンジン22を始動することが必要になったとしても、クランキングで電力を消費したことに起因して要求トルクTr*に見合う動力をモータMG2から出力できないという事態や、クランキングに用いる電力を考慮したとしてもバッテリ50の残容量(SOC)にまだ余裕があるにもかかわらずモータ走行が制限されるという事態を防ぐことができる。
Further, since the motor operation priority mode is permitted when the electric power required for cranking of the
さらに、第1の閾値Tref1は、閾値Vref未満の車速領域において第2の閾値Tref2よりも高く設定されているため、運転者がモータ走行を指示したときにはできるだけ広い駆動力域でモータ走行を行なうことができ、運転者の意思に叶った走行を行なうことができる。 Further, since the first threshold value Tref1 is set higher than the second threshold value Tref2 in the vehicle speed region below the threshold value Vref, the motor travel is performed in the widest possible driving force range when the driver instructs the motor travel. Can travel according to the will of the driver.
なお、本発明は上述した実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above at all, and as long as it belongs to the technical scope of this invention, it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect.
例えば、上述した実施例において、エンジン22をモータMG1によりクランキングする際にリングギヤ軸32aに出力される反力を打ち消すのに必要なモータMG2の消費電力を考慮して第1の閾値Vref1を設定するとしてもよい。エンジン22の始動時の動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図9に示す。図9に示すように、エンジン22をクランキングするためにモータMG1から動力を出力すると、その反力が駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるため、エンジン始動時にはこの反力に起因したショックを抑制するためにモータMG2から反力に見合う動力を出力する必要がある。このとき、要求トルクTr*が比較的大きいときにモータ走行を行なうとすると、その反力を打ち消すだけの動力をモータMG2から出力することができない場合がある。したがって、第1の閾値Tref1を設定する際にはモータMG1からの反力を打ち消すのに必要なモータMG2の消費電力を考慮することにより、同じアクセル開度に対して複数の駆動力特性を有する場合であっても、電力不足によってモータMG1から駆動軸に出力される反力に見合う動力がモータMG2から出力できないという事態を回避することができ、エンジン22の始動時のショックの発生を防ぐことができる。
For example, in the above-described embodiment, the first threshold value Vref1 is set in consideration of the power consumption of the motor MG2 necessary to cancel the reaction force output to the
実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションに応じて駆動力特性が異なる場合について説明したが、同じアクセル開度であっても駆動力特性が異なるものであればこれに限定されるものでない。例えば、同じアクセル開度に対する要求トルクTr*が図4に示すDポジションでの要求トルクTr*よりも低く設定されるエコ走行モードを選択可能なスイッチが設けられ、シフトポジションSPがDポジションにあるときに運転者がこのスイッチをオンオフすることにより、同じアクセル開度であっても異なる要求トルクTr*が設定されるものに本発明を適用するとしてもよい。
In the
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により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図10の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸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における車輪64a,64bに接続された車軸)に接続するものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、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に出力するものとしたが、図11の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、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を備えるものとしてもよい。
In the
実施例では、ハイブリッド自動車20として説明したが、こうしたハイブリッド自動車20に限定されるものではなく、自動車以外の車両、例えば列車や船舶などに適用することもできる。
In the embodiment, 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)、24a CPU、24b ROM、24c RAM、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、64 車軸、64a,64b 車輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、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、87 車速センサ、88 EVスイッチ、89 EVランプ、122 エアクリーナ、124 スロットルバルブ、125 吸気ポート、126 燃料噴射弁、128 吸気バルブ、129 排気バルブ、130 点火プラグ、132 ピストン、134 浄化装置、136 スロットルモータ、138 イグニッションコイル、140 クランクポジションセンサ、142 水温センサ、143 燃焼室、144 カムポジションセンサ、146 スロットルバルブポジションセンサ、148 エアフローメータ、149 温度センサ、150 可変バルブタイミング機構、160 吸気管、232 インナーロータ、234 アウターロータ、230 対ロータ電動機、MG1,MG2 モータ。 20, 120, 220 Hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 24a CPU, 24b ROM, 24c RAM, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control Unit (battery ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64 axle, 64a, 64b wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CP U, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 87 vehicle speed sensor, 88 EV switch, 89 EV lamp, 122 air cleaner, 124 throttle valve, 125 intake port, 126 fuel injection valve, 128 intake valve, 129 exhaust valve, 130 spark plug, 132 piston, 134 purification device, 136 throttle motor, 138 ignition coil, 140 crank position sensor 142 Water temperature sensor, 143 Combustion chamber, 144 Cam position sensor, 146 Throttle valve position sensor, 148 Airflow -Meter, 149 temperature sensor, 150 variable valve timing mechanism, 160 intake pipe, 232 inner rotor, 234 outer rotor, 230 pair rotor motor, MG1, MG2 motor.
Claims (7)
前記駆動軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりを行なう蓄電手段と、
前記内燃機関を停止して前記電動機からの動力だけで走行する電動運転を優先して行なわせる電動運転優先モードを運転者の操作により設定可能なモード設定手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
同じアクセル開度に対して複数の駆動力の特性を有し前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度に対応する駆動力の特性に応じて運転者により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、
運転者の操作により前記電動運転優先モードが設定された場合、前記要求駆動力設定手段によって設定された要求駆動力に基づいて前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定し該決定により前記電動運転優先モードでの電動運転が許可されたときに該電動運転で走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する駆動制御手段と、
を備える車両。 An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft;
An electric motor capable of outputting power to the drive shaft;
Power storage means for exchanging power with the motor;
A mode setting means capable of setting an electric driving priority mode by operating the driver by preferentially performing an electric driving in which the internal combustion engine is stopped and only the power from the electric motor is driven;
An accelerator opening detecting means for detecting the accelerator opening;
The driving force required by the driver is set according to the driving force characteristic corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening. Required driving force setting means to perform,
When the electric driving priority mode is set by a driver's operation, whether to permit electric driving in the electric driving priority mode is determined based on the required driving force set by the required driving force setting means, and the determination determines Drive control means for controlling the internal combustion engine and the electric motor to run in the electric operation when the electric operation in the electric operation priority mode is permitted;
A vehicle comprising:
シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段、
を備え、
前記要求駆動力設定手段は、同じアクセル開度に対してシフトポジションごとに複数の駆動力の特性を有し前記シフトポジション検出手段によって検出されたシフトポジションと前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度とに応じて前記要求駆動力を設定する、
車両。 The vehicle according to claim 1,
Shift position detecting means for detecting the shift position,
With
The required driving force setting means has a plurality of driving force characteristics for each shift position with respect to the same accelerator opening, and is detected by the shift position detected by the shift position detecting means and the accelerator opening detecting means. Set the required driving force according to the accelerator opening,
vehicle.
前記蓄電手段と電力のやりとりを行なうことにより前記内燃機関をクランキングするクランキング手段、
を備え、
前記駆動制御手段は、前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定する際、前記内燃機関をクランキングするのに必要な電力と前記蓄電手段の出力制限とに基づいて設定される第1の低駆動力域に前記要求駆動力が入るときには前記電動運転優先モードでの電動運転を許可し、前記第1の低駆動力域に前記要求駆動力が入らないときには前記電動運転優先モードでの電動運転を禁止する、
車両。 The vehicle according to claim 1 or 2,
Cranking means for cranking the internal combustion engine by exchanging electric power with the power storage means;
With
The drive control means is set based on the electric power necessary for cranking the internal combustion engine and the output limit of the power storage means when determining whether to permit the electric operation in the electric operation priority mode. When the required driving force enters the low driving force range, the electric driving in the electric driving priority mode is permitted, and when the required driving force does not enter the first low driving force range, the electric driving priority mode Prohibit electric driving,
vehicle.
請求項3に記載の車両。 The upper limit value of the first low driving force range permits electric driving in a state where the electric driving priority mode is not set in a predetermined low vehicle speed range in which electric driving in the electric driving priority mode is permitted. Is set higher than the upper limit value of the second low driving force range,
The vehicle according to claim 3.
前記駆動制御手段は、前記電動運転優先モードでの電動運転中に該電動運転が禁止されたときに前記クランキング手段によって前記内燃機関のクランキングを行なうことにより該内燃機関を始動するよう前記クランキング手段と前記内燃機関とを制御すると共に、前記クランキング手段による前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸へ出力される動力を前記電動機からの動力により打ち消すよう前記電動機を制御する、
請求項3又は4に記載の車両。 The cranking means is connected to the output shaft of the internal combustion engine and the drive shaft;
The drive control means is configured to start the internal combustion engine by cranking the internal combustion engine by the cranking means when the electric operation is prohibited during the electric operation in the electric operation priority mode. Controlling the ranking means and the internal combustion engine, and controlling the electric motor to cancel the power output to the drive shaft by the cranking means by the cranking means by the power from the electric motor.
The vehicle according to claim 3 or 4.
請求項3〜5のいずれかに記載の車両。 The cranking means is connected to three shafts of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft, and the rotating shaft, and power is supplied to the remaining shaft based on power input / output to / from any two of the three shafts. Three-axis power input / output means for inputting / outputting and a generator capable of inputting / outputting power to / from the rotating shaft;
The vehicle according to any one of claims 3 to 5.
(a)同じアクセル開度に対して複数の駆動力の特性を有し前記アクセル開度検出手段によって検出されたアクセル開度に対応する駆動力の特性に応じて運転者により要求される要求駆動力を設定し、
(b)運転者の操作により前記電動運転優先モードが設定された場合、設定された要求駆動力に基づいて前記電動運転優先モードでの電動運転の許否を決定し該決定により前記電動運転優先モードでの電動運転が許可されたときに該電動運転で走行するよう前記内燃機関と前記電動機とを制御する、
車両の制御方法。 An internal combustion engine capable of outputting power to the drive shaft, an electric motor capable of outputting power to the drive shaft, power storage means for exchanging electric power with the motor, and stopping the internal combustion engine and using only the power from the motor A vehicle control method comprising mode setting means that can set an electric driving priority mode that gives priority to electric driving that travels by a driver's operation, and accelerator opening detecting means that detects an accelerator opening. And
(A) Required driving required by the driver in accordance with the driving force characteristic corresponding to the accelerator opening detected by the accelerator opening detecting means having a plurality of driving force characteristics for the same accelerator opening Set the force,
(B) When the electric driving priority mode is set by a driver's operation, whether to permit electric driving in the electric driving priority mode is determined based on the set required driving force, and the electric driving priority mode is determined by the determination. Controlling the internal combustion engine and the electric motor to travel in the electric operation when the electric operation is permitted in
Vehicle control method.
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