JP4502136B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents
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Description
そして、このハイブリッド車両としては、後述の特許文献2に記載されているような車両が知られている。
これにより、後進モードでも、バッテリの充電状態(「SOC」とも記載する。)が低いときには、エンジンを運転してバッテリを充電することが可能であるとともに、後進車速が増加した場合でも、電動機の過回転を防止することが可能となる。
しかし、特許文献2に開示されるハイブリッド車両は、走行モードセレクタが後進モードのときのみ電動機の過回転防止のためのエンジン停止を行っており、走行モードセレクタのモードに関わらず、電動機の過回転防止のためのエンジン停止を行い得る制御システムの改善が切望されていた。
エンジンと電動機からの出力を用いて車両を駆動制御するハイブリッド車両の駆動制御装置において、
前記エンジンの出力軸と、第1モータジェネレータと、第2モータジェネレータと、駆動軸と、第1プラネタリギヤと第2プラネタリギヤとを備え、
前記第1プラネタリギヤは、前記第1モータジェネレータの第1モータロータと接続する第1サンギヤと、前記出力軸と接続する第1プラネタリキャリアと、出力ギヤを介して駆動軸と接続する第1リングギヤとを有し、
前記第2プラネタリギヤは、前記第1プラネタリキャリアと接続する第2サンギヤと、前記第1リングギヤと接続する第2プラネタリキャリアと、前記第2モータジェネレータの第2モータロータと接続する第2リングギヤとを有し、
前記出力軸、前記第1モータジェネレータ、前記第2モータジェネレータ、及び前記駆動軸との間で前記第1プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤとを介して動力の授受を行い、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、
車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、
バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、
前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度と、
前記車両速度検出手段により検出された車両速度とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段を備え、
少なくとも前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段を備え、
前記目標駆動パワー設定手段と目標充放電パワー設定手段とから目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段を備え、
少なくとも前記車両速度検出手段により検出された車両速度と、
前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態と、
前記目標駆動パワー設定手段により設定された目標駆動パワーとからエンジンの運転を維持する条件を満足している場合で、且つ算出された目標エンジン回転数が許容最小エンジン回転数よりも低い場合には、エンジンを停止することを特徴とする。
図2及び図3において、1は図示しないハイブリッド車両の駆動制御装置である。
この駆動制御装置1は、エンジン(「E/G」とも記載する。)2と電動機からの出力を用いて車両を駆動制御するものである。
先ず、ハイブリッド車両のシステム構成は、図2に示す如く、エンジン2の出力軸3に第1プラネタリギヤ4及び第2プラネタリギヤ5を設けるとともに、これらの第1プラネタリギヤ4及び第2プラネタリギヤ5に電動機からなる第1モータジェネレータ(「MG1」ともいう。)6及び第2モータジェネレータ(「MG2」ともいう。)7を夫々設ける。
また、前記第2プラネタリギヤ5は、図2に示す如く、第2プラネタリキャリア5−1と、第2リングギヤ5−2と、第2サンギヤ5−3と、第2ピニオンギヤ5−4とを有している。
そして、図2に示す如く、前記第1プラネタリギヤ4の第1プラネタリキャリア4−1と前記第2プラネタリギヤ5の第2サンギヤ5−3とを結合してエンジン2の出力軸3に接続する。
また、図2に示す如く、前記第1プラネタリギヤ4の第1リングギヤ4−2と前記第2プラネタリギヤ5の第2プラネタリキャリア5−1とを結合して図示しない駆動軸に連絡する出力ギヤ8に接続する。
そして、図2に示す如く、前記第1プラネタリギヤ4の第1サンギヤ4−3に第1モータジェネレータ6の第1モータロータ6−1を接続し、前記第2プラネタリギヤ5の第2リングギヤ5−2に前記第2モータジェネレータ7の第2モータロータ7−1を接続する。
従って、前記エンジン2と第1モータジェネレータ6と第2モータジェネレータ7と図示しない駆動軸との間で動力の授受が行われる。
そして、これらの第1、第2インバータ9、10により第1、第2モータジェネレータ6、7を夫々制御する。
また、第1、第2インバータ9、10の電源端子は蓄電装置であるバッテリ11に夫々接続する。
また、前記ハイブリッド車両の駆動制御装置1は、目標駆動パワー設定手段15と、目標充放電パワー設定手段16と、目標エンジンパワー算出手段17とを有している。
つまり、目標駆動パワー設定手段15は、図3に示す如く、目標駆動力演算部18を有し、この目標駆動力演算部18によって前記アクセル開度検出手段12からのアクセル開度tvoと前記車両速度検出手段13からの車両速度Vsとに応じて、車両を駆動するための目標駆動力Fdrvを図4に開示する目標駆動力検索マップにより演算し、この目標駆動力Fdrvと車両速度Vsとを乗算して目標駆動パワーPdrvを算出し、設定するものである。
つまり、目標充放電パワー設定手段16は、図3に示す如く、目標充放電パワー演算部19を有し、この目標充放電パワー演算部19によって前記バッテリ充電状態検出手段14からのバッテリの充電状態SOCと前記車両速度検出手段13からの車両速度Vsとに応じて、図5に開示する目標充放電パワー検索マップにより目標充放電パワーPbatを演算し、設定するものである。
このとき、図6に開示される等効率ラインは、エンジン2の運転効率が夫々一定となる曲線であり、サークル状となった曲線A内が最も運転効率が高い領域を示し、外周に至るに連れて運転効率が低くなる。
また、等パワーラインは、エンジン2からの動力が一定となる曲線であり、曲線PAよりも曲線PBの方が動力が大きいものである。
Ne=Nemax1
とする。
ここで、図7中のk1、k2は以下のように定義する。
k1=ZR1/ZS1
k2=ZS2/ZR2
ZS1:前記第1プラネタリギヤ4のサンギヤ歯数
ZR1:第1プラネタリギヤ4のリングギヤ歯数
ZS2:前記第2プラネタリギヤ5のサンギヤ歯数
ZR2:第2プラネタリギヤ5のリングギヤ歯数
同様に、前記回転数制限部21は、図8に示す前記第2モータジェネレータ7が正方向許容最大回転数N2maxで運転時の共線図に基づいて、第2モータジェネレータ7の正方向許容最大回転数N2maxと出力軸回転数Noからエンジン回転数最大値Nemax2を計算し、目標エンジン回転数Neがエンジン回転数最大値Nemax2よりも大きいときには、
Ne=Nemax2
とする。
また、前記回転数制限部21は、図9に示す第1モータジェネレータ6が負方向許容最大回転数N1minで運転時の共線図に基づいて、第1モータジェネレータ6の負方向許容最大回転数N1minと出力軸回転数Noからエンジン回転数最小値Nemin1を計算し、目標エンジン回転数Neがエンジン回転数最小値Nemin1よりも小さいときには、
Ne=Nemin1
とする。
同様に、前記回転数制限部21は、図10に示す前記第2モータジェネレータ7が負方向許容最大回転数N2minで運転時の共線図に基づいて、第2モータジェネレータ7の負方向許容最大回転数N2minと出力軸回転数Noからエンジン回転数最小値Nemin2を計算し、目標エンジン回転数Neがエンジン回転数最小値Nemin2よりも小さいときには、
Ne=Nemin2
とする。
エンジン回転数最小値Neminは、
Nemin=max(Nemin1、Nemin2)
つまり、第1、第2モータジェネレータ6、7のエンジン回転数最小値Nemin1、Nemin2の内の大きい方をエンジン回転数最小値Neminとしている。
また、エンジン回転数最大値Nemaxは、
Nemax=min(Nemax1、Nemax2)
つまり、第1、第2モータジェネレータ6、7のエンジン回転数最大値Nemax1、Nemax2の内の小さい方をエンジン回転数最大値Nemaxとしている。
更に、目標エンジン回転数Neは、
Ne=min(max(Ne0、Nemin)Nemax)
つまり、エンジン回転数Ne0とエンジン回転数最小値Neminの内の大きい方とエンジン回転数最大値Nemaxとを比較し、小さい方を目標エンジン回転数Neとしている。
そして、図1に開示される「エンジンの許容最小回転数」とは、エンスト等を起こさず、エンジン2を安定して運転することが可能な最小回転数である。
従って、「エンジンの許容最小回転数」とエンジン回転数最小値Nemin1、Nemin2とは無関係である。
そして、目標駆動パワーPdrvから目標エンジンパワーPegを減算することにより、目標モータジェネレータパワーPmgを算出する。
このとき、前記目標MG回転数演算部23は、出力軸回転数Noと回転数制限部21からの目標エンジン回転数Neとから目標MG1回転数N1と目標MG2回転数N2とを算出する。
また、前記MGトルク演算部24は、第1モータジェネレータ6と第2モータジェネレータ7との合計電力が目標モータジェネレータパワーPmgとなり、かつ、MG1回転数が目標MG1回転数N1となり、かつ、MG2回転数が目標MG2回転数N2となるような、目標MG1トルクT1と目標MG2トルクT2とを算出する。
Te=0
となるので、前記目標エンジンパワー演算部22は、目標エンジンパワーPegを、
Peg=0
とし、目標モータジェネレータパワーPmgは、
Pmg=Pdrv(目標駆動パワー)
となる。
このとき、前記目標MG回転数演算部23は、出力軸回転数Noと回転数制限部21からの目標エンジン回転数Ne(=0)とから目標MG1回転数N1と目標MG2回転数N2とを算出する。
また、前記MGトルク演算部24は、第1モータジェネレータ6と第2モータジェネレータ7との合計電力が目標モータジェネレータパワーPmgとなり、かつ、MG回転数が目標MG1回転数N1及び目標MG2回転数N2となるような、目標MG1トルクT1と目標MG2トルクT2とを算出する。
そして、例えば、車両速度Vsが第1所定車速Vs1よりも低い第2所定車速Vs2を下回った場合にはエンジン2を停止すべきと判定し、車両速度Vsが第1所定車速Vs1よりも低い第2所定車速Vs2を上回っている場合にはエンジン運転を継続すべきと判定する。
また、バッテリの充電状態SOCが第1所定値SOC1よりも高い第2所定値SOC2を上回った場合にはエンジン2を停止すべきと判定し、バッテリの充電状態SOCが第1所定値SOC1よりも高い第2所定値SOC2を下回った場合にはエンジン運転を継続すべきと判定する。
更に、目標駆動パワーPdrvが所定第1駆動パワーPdrv1よりも小さい第2駆動パワーPdrv2を下回った場合にはエンジン2を停止すべきと判定し、目標駆動パワーPdrvが所定第1駆動パワーPdrv1よりも小さい第2駆動パワーPdrv2を上回った場合にはエンジン運転を継続すべきと判定する。
つまり、前記エンジン2の運転を維持する条件を満足している場合に、算出された目標エンジン回転数Neが設定エンジン回転数である前記「エンジンの許容最小回転数」よりも低い場合に、エンジン2を停止するとともに、前記エンジン2の運転を維持する条件を満足していない場合にもエンジン2を停止する。
そして、前記エンジン2の運転を維持する条件を満足している場合であって、かつ、算出された目標エンジン回転数Neが設定エンジン回転数である前記「エンジンの許容最小回転数」よりも高い場合にのみ、前記エンジン2の運転を維持するものである。
このとき、エンジン2を運転する場合において、エンジン2を運転すべき条件とは、車両速度Vsやバッテリの充電状態SOCや目標駆動パワーPdrv等を考慮し、エンジン2の運転すべきか否かを判定するものである。
そして、例えば、車両速度Vsが第1所定車速Vs1を上回った場合にはエンジン2を運転すべきと判定し、車両速度Vsが第1所定車速Vs1を下回った場合にはエンジン停止を継続すべきと判定する。
また、バッテリの充電状態SOCが第1所定値SOC1を下回った場合にはエンジン2を運転すべきと判定し、バッテリの充電状態SOCが第1所定値SOC1を上回った場合にはエンジン停止を継続すべきと判定する。
更に、目標駆動パワーPdrvが所定第1駆動パワーPdrv1を上回った場合にはエンジン2を運転すべきと判定し、目標駆動パワーPdrvが所定第1駆動パワーPdrv1を下回った場合にはエンジン停止を継続すべきと判定する。
つまり、前記エンジン2を運転すべき条件を満足している場合に、算出された目標エンジン回転数Neが設定エンジン回転数である前記「エンジンの許容最小回転数」よりも低い場合に、エンジン停止を継続するとともに、前記エンジン2を運転すべき条件を満足していない場合にもエンジン停止を継続する。
そして、前記エンジン2を運転すべき条件を満足している場合であって、かつ、算出された目標エンジン回転数Neが設定エンジン回転数である前記「エンジンの許容最小回転数」よりも高い場合にのみ、前記エンジン2を運転するものである。
また、前記駆動制御装置1は、第1モータジェネレータ6と第2モータジェネレータ7との実トルクと実回転数とが、目標MG1トルクT1と目標MG1回転数N1、及び目標MG2トルクT2と目標MG2回転数N2となるように、エンジン2と第1モータジェネレータ6と第2モータジェネレータ7とを制御する。
そして、この判断(104)がYESの場合には、車両速度Vsやバッテリの充電状態SOCや目標駆動パワーPdrv等を考慮し、エンジン運転を継続すべきか否かの判断(106)に移行し、判断(104)がNOの場合には、車両速度Vsやバッテリの充電状態SOCや目標駆動パワーPdrv等を考慮し、エンジン2の運転すべきか否かの判断(108)に移行する。
従って、車両の走行状態、あるいは通常時におけるエンジン運転の可否判断に影響されることなく、電動機の回転数が許容回転数を超えるのを防止することができる。
従って、電動機からなる第1、第2モータジェネレータ6、7の許容回転数の値を考慮して目標エンジン回転数Neを決定しているので、エンジン2を強制的に停止する必要のある設定エンジン回転数、つまり、前記「エンジンの許容最小回転数」未満になる頻度を低減することができる。
これにより、運転者の要求やバッテリ充電状態の改善と、電動機保護とを両立させることが可能である。
2 エンジン(「E/G」とも記載する。)
3 出力軸
4 第1プラネタリギヤ
5 第2プラネタリギヤ
6 第1モータジェネレータ(「MG1」ともいう。)
6−1 第1モータロータ
6−2 第1モータステータ
7 第2モータジェネレータ(「MG2」ともいう。)
7−1 第2モータロータ
7−2 第2モータステータ
8 出力ギヤ
9 第1インバータ
10 第2インバータ
11 バッテリ
12 アクセル開度検出手段
13 車両速度検出手段
14 バッテリ充電状態検出手段
15 目標駆動パワー設定手段
16 目標充放電パワー設定手段
17 目標エンジンパワー算出手段
18 目標駆動力演算部
19 目標充放電パワー演算部
20 エンジン動作点算出手段
21 回転数制限部
22 目標エンジンパワー演算部
23 目標MG回転数演算部(「目標モータジェネレータ回転数演算部」ともいう。)
24 MGトルク演算部(「モータジェネレータトルク演算部」ともいう。)
Claims (1)
- エンジンと電動機からの出力を用いて車両を駆動制御するハイブリッド車両の駆動制御装置において、
前記エンジンの出力軸と、第1モータジェネレータと、第2モータジェネレータと、駆動軸と、第1プラネタリギヤと第2プラネタリギヤとを備え、
前記第1プラネタリギヤは、前記第1モータジェネレータの第1モータロータと接続する第1サンギヤと、前記出力軸と接続する第1プラネタリキャリアと、出力ギヤを介して駆動軸と接続する第1リングギヤとを有し、
前記第2プラネタリギヤは、前記第1プラネタリキャリアと接続する第2サンギヤと、前記第1リングギヤと接続する第2プラネタリキャリアと、前記第2モータジェネレータの第2モータロータと接続する第2リングギヤとを有し、
前記出力軸、前記第1モータジェネレータ、前記第2モータジェネレータ、及び前記駆動軸との間で前記第1プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤとを介して動力の授受を行い、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、
車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、
バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、
前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度と、
前記車両速度検出手段により検出された車両速度とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段を備え、
少なくとも前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段を備え、
前記目標駆動パワー設定手段と目標充放電パワー設定手段とから目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段を備え、
少なくとも前記車両速度検出手段により検出された車両速度と、
前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態と、
前記目標駆動パワー設定手段により設定された目標駆動パワーとからエンジンの運転を維持する条件を満足している場合で、且つ算出された目標エンジン回転数が許容最小エンジン回転数よりも低い場合には、エンジンを停止することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。
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