JP5282798B2

JP5282798B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP5282798B2
Application number: JP2011135389A
Authority: JP
Inventors: 英司福代
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: JP2013001276A; US20120323422A1; CN102826086A; US8577533B2; CN102826086B

Description

本発明は、エンジンとモーターとの２種の駆動源を備えるハイブリッド車両の制御装置に関するものである。

近年、エンジンとモーターとの２種の駆動源を備えるハイブリッド車両が実用されている。そして、こうしたハイブリッド車両において、複数の走行モードを切り換えるものが知られている。例えば、特許文献１〜４には、ノーマル走行モード、パワー走行モード、エコノミー走行モードの３つの走行モードを切り換え可能なハイブリッド車両が記載されている。

各走行モードでのアクセル開度と出力要求値との関係は、図４に示す通りとなっている。同図に示されるように、パワー走行モードでは、ノーマル走行モードに比して、同一のアクセル開度での出力要求値が大きく設定され、駆動力の応答性が優先されるようになっている。一方、エコノミー走行モードでは、ノーマル走行モードに比して、同一のアクセル開度での出力要求値が小さく設定され、燃費の向上が優先されるようになっている。

そして、特許文献１〜３には、パワー走行モード時に、エンジンの間欠運転の禁止領域を拡大することで、駆動力応答性を向上することが記載されている。また特許文献４には、低車速でパワー走行モードが選択されたときに、エンジンを自立運転させることで、加速要求に対する応答性とバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）の低下の抑制とを図ることが記載されている。

特開２００９−１４９１６１号公報特開２００９−１２６４５０号公報特開２００９−１４３３１５号公報特開２００９−１２６２５３号公報

ところで、こうしたハイブリッド車両では、バッテリーのＳＯＣが低下すると、エンジンの動力で発電した電力をバッテリーに充電することで、低下したＳＯＣの回復を図るようにしている。ただし、低車速時に発電のためにエンジンを稼動すると、その排気振動に伴う排気管の振動や騒音が問題となる。そのため、ハイブリッド車両では、車両停車中や低車速時には、バッテリーの充電量を制限して、発電のためのエンジンの稼動を抑制することが行われている。

しかしながら、充電量を制限すると、ＳＯＣの回復が遅れてしまうようになる。そしてＳＯＣが不足した状態では、モーターによる駆動力のアシストが十分に行えないため、パワー走行モード時に要求される高い動力性能を確保できなくなることがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、パワー走行モード時の動力性能をより確実に確保することのできるハイブリッド車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限するハイブリッド車両の制御装置としての請求項１に記載の発明は、ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードが当該ハイブリッド車両の走行モードとして選択されているときには、上記充電量の制限を緩和するようにしている。

上記構成では、パワー走行モードが選択されているときには、低車速時のバッテリー充電量の制限が緩和されるため、ＳＯＣの回復が早められるようになり、ＳＯＣの不足による動力性能の低下が抑えられる。したがって、上記構成によれば、パワー走行モード時の動力性能を好適に確保することができる。

上記課題を解決するため、充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限するハイブリッド車両の制御装置としての請求項２に記載の発明は、ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードが当該ハイブリッド車両の走行モードとして選択されているときには、上記充電量の制限を解除するようにしている。

上記構成では、パワー走行モードが選択されているときには、低車速時のバッテリー充電量の制限が解除されるため、ＳＯＣの回復が早められるようになり、ＳＯＣの不足による動力性能の低下が抑えられる。したがって、上記構成によれば、パワー走行モード時の動力性能を好適に確保することができる。

上記課題を解決するため、ハイブリッド車両の制御装置としての請求項３に記載の発明は、ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードがハイブリッド車両の走行モードとして選択されていないことを条件として、充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限するようにしている。

上記構成では、パワー走行モードが選択されているときには、低車速時にバッテリー充電量の制限が行われないようになり、ＳＯＣの回復が早められるようになり、ＳＯＣの不足による動力性能の低下が抑えられる。したがって、上記構成によれば、パワー走行モード時の動力性能を好適に確保することができる。

本発明の一実施の形態の適用されるハイブリッド車両の構成を模式的に示す略図。同実施の形態に採用される充電量制限ルーチンの処理手順を示すフローチャート。同実施の形態に適用される制限値算出用のマップにおける車速と制限値ＧＲＤとの関係を示すグラフ。各走行モードでのアクセル開度と出力要求値との関係を示すグラフ。

以下、本発明のハイブリッド車両の制御装置を具体化した一実施の形態を、図１〜図３を参照して詳細に説明する。
まず、本実施の形態の制御装置が適用されるハイブリッド車両の構成を、図１を参照して説明する。

同図に示すように、このハイブリッド車両では、エンジンＥ、エンジン出力により発電を行うとともに、エンジン始動時にはスターターとしての役割を果たす第１発電電動機Ｇ、及びエンジン出力を補助したり、車両の発進時に駆動力を提供したりする第２発電電動機Ｍの３つの駆動源を備えている。エンジンＥ、第１発電電動機Ｇ及び第２発電電動機Ｍは、動力分割プラネタリーギアＰ１及びリダクションプラネタリーギアＰ２の２つの遊星歯車からなる動力分割機構に駆動連結されている。そして動力分割機構は、減速機Ｄを介して駆動輪Ｗに接続されている。

一方、第１発電電動機Ｇ及び第２発電電動機Ｍは、高電圧の直流電流と三相交流電流との変換を行うインバーターＩを介して、バッテリーＢに接続されている。バッテリーＢは、第２発電電動機Ｍへの電力供給を行うとともに、第１発電電動機Ｇが発電した電力や回生時に第２発電電動機Ｍが発電した電力を蓄える。

こうしたハイブリッド車両は、コントローラーＣにより制御されている。コントローラーＣは、アクセル開度やシフトポジション等の信号を基に、運転状態に応じたエンジンＥ及び第２発電電動機Ｍの出力を算出して駆動力を制御する。またコントローラーＣは、ＳＯＣ値、電圧、電流値、温度などのバッテリーＢの状態の監視も行っている。

なお、このハイブリッド車両では、パワー走行モード、ノーマル走行モード及びエコノミー走行モードの３つのモードから車両の走行モードが切り換えられるようになっている。パワー走行モードでは、ノーマル走行モードに比して、同一のアクセル開度での出力要求値が大きく設定され、駆動力の応答性が優先されるようになっている。一方、エコノミー走行モードでは、ノーマル走行モードに比して、同一のアクセル開度での出力要求値が小さく設定され、燃費の向上が優先されるようになっている。

本実施の形態では、コントローラーＣは、そうしたハイブリッド車両の制御の一環として、バッテリーＢの充電量の制御を行っている。バッテリーＢの充電量は、ＳＯＣ値等によって決定される充電量Ｐｃｈｇの要求値に、車速に応じた制限を行って算出されている。車速に応じたバッテリーＢの充電量の制限は、図２に示す充電量制限ルーチンの処理を通じて行われる。なお、同ルーチンの処理は、コントローラーＣによって、所定の制御周期毎に繰り返し実行されるものとなっている。

さて本ルーチンが開始されると、まずステップＳ１００において、車速に応じた制限値ＧＲＤの算出が行われる。制限値ＧＲＤは、コントローラーＣに記憶されたマップを参照して行われ、図３に示すように、低車速時には、高車速時に比して、小さい値が制限値ＧＲＤに設定される。そしてステップＳ１０１において、ここで算出された制限値ＧＲＤの値が空調装置の消費電力Ｐａｃ分減算される。

次のステップＳ１０２では、制限値ＧＲＤが、規定の最低充電量保証値ＳＰＣＨＧＧＲＤＬＭ未満であるか否かが確認され、未満であれば（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３において、制限値ＧＲＤの値が最低充電量保証値ＳＰＣＨＧＧＲＤＬＭに設定される。

続くステップＳ１０４では、充電量Ｐｃｈｇの要求値が制限値ＧＲＤを超えているか否かが確認される。ここで充電量Ｐｃｈｇの要求値が制限値ＧＲＤを超えていなければ（Ｓ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０５において、要求値がそのまま充電量Ｐｃｈｇに設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

一方、充電量Ｐｃｈｇの要求値が制限値ＧＲＤを超えていれば（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６においてハイブリッド車両の走行モードとしてパワー走行モードが選択されているか否かが確認される。ここでパワー走行モードが選択されていなければ（Ｓ１０６：ＮＯ）、ステップＳ１０７において、制限値ＧＲＤが充電量Ｐｃｈｇの値に設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。一方、パワー走行モードが選択されていれば（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５において、要求値がそのまま充電量Ｐｃｈｇに設定された後、今回の本ルーチンの処理が終了される。

続いて、こうした本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態では、低車速時には、制限値ＧＲＤに小さい値が設定され、またパワー走行モード以外の走行モードの選択時には、制限値ＧＲＤを超えないように充電量Ｐｃｈｇが算出される。したがって、パワー走行モード以外の走行モードが選択された状態では、低車速時において、充電状態の低下時におけるバッテリーＢの充電量が制限されるようになり、発電のためのエンジンＥの運転が制限されるようになる。

一方、本実施の形態では、パワー走行モードの選択時には、充電量Ｐｃｈｇの要求値が制限値ＧＲＤを超えても、要求値がそのまま充電量Ｐｃｈｇの値に設定される。したがって、パワー走行モード時には、低車速時におけるバッテリーＢの充電量の制限が解除されるようになる。

以上の本実施の形態のハイブリッド車両の制御装置によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態では、パワー走行モードの選択時には、低車速時におけるバッテリーＢの充電量の制限を、すなわち発電のためのエンジンＥの運転の制限を解除している。そのため、パワー走行モードの選択時には、ＳＯＣの回復が早められて、ＳＯＣの不足による動力性能の低下が抑えられるようになる。したがって、本実施の形態によれば、パワー走行モード時の動力性能をより確実に確保することができる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施の形態では、パワー走行モードの選択時には、低車速時におけるバッテリーＢの充電量の制限、すなわち発電のためのエンジンＥの運転の制限を解除していたが、制限を緩和するだけでも、パワー走行モード時の動力性能をより確実に確保することが可能である。すなわち、パワー走行モードの選択時には、それ以外の走行モードの選択時に比して、値が大きくなるように制限値ＧＲＤの設定を行えば、パワー走行モードの選択時のバッテリーＢのＳＯＣの回復を早め、動力性能がより確実に確保されるようにすることができる。

Ｂ…バッテリー、Ｃ…コントローラー、Ｄ…減速機、Ｅ…エンジン、Ｇ…第１発電電動機、Ｉ…インバーター、Ｍ…第２発電電動機、Ｐ１…動力分割プラネタリーギア、Ｐ２…リダクションプラネタリーギア、Ｗ…駆動輪。

Claims

充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限するハイブリッド車両の制御装置において、
ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードが当該ハイブリッド車両の走行モードとして選択されているときには、前記充電量の制限を緩和する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限するハイブリッド車両の制御装置において、
ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードが当該ハイブリッド車両の走行モードとして選択されているときには、前記充電量の制限を解除する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
ノーマル走行モード時よりも駆動力の応答性を優先するパワー走行モードがハイブリッド車両の走行モードとして選択されていないことを条件として、充電状態の低下時におけるバッテリーの充電量を低車速時に制限する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。