JP5304298B2 - Hybrid travel control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンと、モータジェネレータとして作動する回転電機と、を備えるハイブリッド車両において走行状態に応じてハイブリッド車両の制御を行うハイブリッド走行制御装置に関する。 The present invention relates to a hybrid travel control device that controls a hybrid vehicle according to a travel state in a hybrid vehicle including an engine and a rotating electrical machine that operates as a motor generator.
ハイブリッド車両は、内燃機関であるエンジンからの動力とモータジェネレータの動力とにより走行すると共に、エンジンからの動力の一部を電力に変換してバッテリを充電する。このため、エンジンの効率がバッテリの充電により大きく変化して燃費が不安定となる場合がある。そこで、特許文献1のハイブリッド車両では、運転者のアクセル操作に応じて要求パワーを設定すると共にバッテリのSOCに基づいてバッテリ充電電力を設定し、両者の和をエンジン目標パワーに設定する。このエンジン目標パワーが所定の下限値未満のときにはエンジン目標パワーを下限値に設定すると共に、バッテリ充電電力も変更してエンジンとモータジェネレータを運転する。この下限値はエンジンの出力に対する効率が最適効率となる値であるため、このように制御することによりエンジン効率の悪化する低出力域での運転を防止している。
The hybrid vehicle travels using power from an engine that is an internal combustion engine and power from a motor generator, and converts a part of power from the engine into electric power to charge a battery. For this reason, the efficiency of the engine may change greatly due to the charging of the battery, and the fuel efficiency may become unstable. Therefore, in the hybrid vehicle of
また、特許文献2には、エンジン動作線上で、エンジンの効率が相対的に低い領域がある場合、要求出力に対応した動作点と、要求出力が維持されるように切換え制御される二つの動作点のうち効率の高い方を動作点として設定することでエンジンを効率良く動作させる技術が開示されている。 Further, in Patent Document 2, when there is a region where the engine efficiency is relatively low on the engine operating line, the operation point corresponding to the required output and the two operations that are switched and controlled so that the required output is maintained. A technique for efficiently operating the engine by setting the more efficient of the points as the operating point is disclosed.
上述した特許文献によるハイブリッド車両では、運転者の要求する走行要求パワーとバッテリの充放電要求パワーを合算した結果が、エンジンの燃費最良域近傍の要求パワー以下であれば、燃費が改善することになる。しかし、エンジンの燃費最良域近傍の要求パワーを超える場合には、エンジンの熱効率は最良域より劣る領域を使うことになり、エンジンの使用領域の観点からは改善の余地があった。 In the hybrid vehicle according to the above-described patent document, if the sum of the required driving power required by the driver and the required charging / discharging power of the battery is equal to or less than the required power in the vicinity of the best fuel efficiency of the engine, the fuel efficiency is improved. Become. However, if the required power in the vicinity of the best fuel efficiency range of the engine is exceeded, the engine thermal efficiency is inferior to the best range, and there is room for improvement from the viewpoint of the engine use range.
そこで、本発明では、運転者の走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーを合算したエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超える場合が多発しても、エンジンを効率よく動作させることのできるハイブリッド走行制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, even when the engine required power, which is the sum of the driver's required travel power and the battery required power, exceeds the best fuel efficiency of the engine, it is possible to run the engine efficiently. An object is to provide a control device.
本発明に係るハイブリッド走行制御装置は、エンジン出力と回転電機出力との配分関係が予め定められ、回転電機により充電されるバッテリであって、バッテリからの電力によって回転電機から駆動力を得ると共にエンジンから駆動力を得て、走行制御を行うハイブリッド走行制御装置において、アクセルペダルから入力された走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーとを合算したエンジン要求パワーを求める要求パワー演算手段と、要求パワー演算手段から得られたエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域を超えるときは、走行要求パワーをそのままとして充電要求パワーをゼロとし、エンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域以下であるときは、走行要求パワーをそのままとしてエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域内となるように充電要求パワーを制限する充電制限手段と、を有することを特徴とする。
また、本発明に係るハイブリッド走行制御装置は、遊星歯車機構の動作共線特性によってエンジン出力と複数の回転電機出力との配分関係が定められ、少なくとも一つの回転電機により充電されるバッテリであって、バッテリからの電力によって回転電機から駆動力を得ると共にエンジンから駆動力を得て、走行制御を行うハイブリッド走行制御装置において、アクセルペダルから入力された走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーとを合算したエンジン要求パワーを求める要求パワー演算手段と、要求パワー演算手段から得られたエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域を超えるときは、走行要求パワーをそのままとして充電要求パワーをゼロとし、エンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域以下であるときは、走行要求パワーをそのままとしてエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域内となるように充電要求パワーを制限する充電制限手段と、を有することを特徴とする。
A hybrid travel control apparatus according to the present invention is a battery in which a distribution relationship between an engine output and a rotating electrical machine output is determined in advance, and is charged by the rotating electrical machine. In a hybrid travel control device that obtains driving force from the vehicle and performs travel control, required power calculation means that calculates engine required power by adding the required travel power input from the accelerator pedal and the required charging power of the battery, and required power calculation If the engine required power obtained from the means exceeds the best fuel efficiency range of the engine and the required travel power exceeds the best fuel efficiency range of the engine, the required travel charge power is left as it is and the required engine power is zero. The fuel efficiency of the engine exceeds the best fuel efficiency range and the required driving power When it is less good range, engine power demand to drive power demand as it is characterized by having a charge limiting means for limiting the charge required power so that the fuel economy best region of the engine, a.
The hybrid travel control apparatus according to the present invention is a battery in which a distribution relationship between the engine output and the plurality of rotating electrical machine outputs is determined by the operation collinear characteristics of the planetary gear mechanism and is charged by at least one rotating electrical machine. to obtain a driving force from the engine along with obtaining a driving force from the rotary electric machine I by the power from the battery, the hybrid drive control apparatus that performs travel control, the drive power demand and battery charge power demand input from the accelerator pedal When the engine required power obtained from the required power calculation means exceeds the engine fuel efficiency best range and the travel demand power exceeds the engine fuel efficiency best range, The required power for driving is kept as it is and the required power for charging is set to zero. Exceeds the fuel consumption best range of emissions, and when the drive power demand is less than the fuel consumption best range of the engine, the engine power demand to limit the charging power demand such that the fuel consumption best region of the engine the drive power demand as it is charged And limiting means.
本発明に係る走行制御装置を用いることにより、運転者の走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーを合算したエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超える場合が多発しても、エンジンを効率よく動作させることが可能となるという効果がある。 By using the travel control device according to the present invention, the engine operates efficiently even when the engine required power, which is the sum of the driver's required travel power and the battery charge required power, exceeds the engine fuel efficiency best range. There is an effect that can be made.
以下、本発明を実施するための最良の形態(以下実施形態という)を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.
図1は、走行制御装置10を備えたハイブリッド車両1の構成を示している。ハイブリッド車両1は動力伝達系と電力伝達系及び電気系とに分けられる。動力伝達系には、エンジン13と、エンジン13の出力軸に接続された動力分配機構14と、動力分配機構14に接続された発電可能なモータ・ジェネレータMG1(11)と、動力源として機能するモータ・ジェネレータMG2(12)と、動力分配機構14に接続されている減速ギア19と、減速ギア19に接続されている車輪18と、が設けられている。また、電力伝達系及び電気系は、バッテリ21に接続されたインバータ(22,23)と、アクセルペダル24からの操作指示によりインバータ(22,23)とエンジン13を制御する走行制御装置10と、エンジン13やモータジェネレータ(11,12)などの回転数を検出する回転センサ(15,16,17)が設けられている。
FIG. 1 shows a configuration of a
動力分配機構14は、外側歯車のサンギア(S)と、サンギア(S)と同心上に配列された内歯歯車のリングギア(R)と、サンギア(S)に噛み合うと共にリングギア(R)に噛み合う複数のピニオンギアと、複数のピニオンギアを自転かつ公転自在に保持するキャリア(C)とを備えている。図1の動力分配機構14では、キャリア(C)にはエンジン13のクランクシャフトが接続され、サンギア(S)にはモータジェネレータMG1が接続され、リングギア(R)には減速ギア19をを介してモータジェネレータMG2が接続されており、各軸の回転数は回転センサ(15,16,17)で検出され、その情報が走行制御装置10へ送られる。モータジェネレータMG1(11)及びモータジェネレータMG2(12)は、インバータ23とインバータ22により発電機として使用することができると共に、電動機としても使用することができる。
The
通常、ハイブリッド車両1は、運転者によるアクセルペダル24の踏み込み量に対応するアクセル開度と車速Vとの基づいて駆動軸であるリングギア(R)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ア(R)に出力されるように、エンジン13、モータジェネレータMG1(11)及びモータジェネレータMG2(12)が走行制御装置10によって制御される。
Normally, the
走行制御装置10の運転モードとしてはエンジンの出力を車輪に伝達させるためのトルク変換運転モード、バッテリの充放電を伴って運転させる充放電運転モード、エンジンを停止してモータのみで走行させるモータ運転モード等がある。
As the operation mode of the
図2はエンジンの動作特性の一例を示す特性図であり、縦軸にエンジントルクTe、横軸にエンジン回転数Te、及び奥行き方向の軸にエンジン熱効率ηを示している。図中、等出力線Pはエンジンの出力値を一定とした場合のエンジントルクTeとエンジン回転数Neとの関係を示し、図中の燃費率が等しい領域を表した等燃費率線S(右上がりに燃費率が小さくなる。)に燃費優先動作線Rが位置する。なお、エンジン熱効率ηは、エンジントルクTeとエンジン回転数Teにより所定の特性となる。 FIG. 2 is a characteristic diagram showing an example of the operating characteristics of the engine, where the vertical axis shows the engine torque Te, the horizontal axis shows the engine speed Te, and the axis in the depth direction shows the engine thermal efficiency η. In the figure, the equal output line P shows the relationship between the engine torque Te and the engine speed Ne when the engine output value is constant, and the equal fuel consumption rate line S (right The fuel efficiency priority operation line R is located at a higher fuel efficiency rate. The engine thermal efficiency η has a predetermined characteristic depending on the engine torque Te and the engine speed Te.
走行制御装置は、図2のエンジンの動作特性と、運転者の走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーを合算したエンジン要求パワーと、に基づいてエンジン熱効率ηの良い領域で制御するようにエンジントルクTeとエンジン回転Neを制御する。しかし、車両全体のシステム効率は、エンジン熱効率と車輪への伝達効率との積となることから、システム効率の良い制御域に対応するエンジン熱効率は幅を持つことになる。さらに、ハイブリッド車両では、バッテリのSOCに基づきバッテリの充電を行う必要がある。 The travel control device controls the engine torque so as to control in the region where the engine thermal efficiency η is good based on the engine operating characteristics of FIG. 2 and the engine required power obtained by adding the driver required travel power and the battery charge required power. Te and engine rotation Ne are controlled. However, since the system efficiency of the entire vehicle is the product of the engine thermal efficiency and the transmission efficiency to the wheels, the engine thermal efficiency corresponding to the control region with good system efficiency has a range. Furthermore, in the hybrid vehicle, it is necessary to charge the battery based on the SOC of the battery.
図3はエンジンの使用域頻度を示している。図中、縦軸にエンジン熱効率η、横軸にエンジンパワーを示し、エンジン熱効率はKmaxで最大エンジン熱効率ηmaxとなる。従来の制御では、エンジンパワーが比較的小さい領域では比較的熱効率の良い領域の頻度が高くなっているが、Kmaxを超えたエンジンパワーが比較的大きい領域でも使用頻度が高い部分があり、エンジン熱効率の悪いところを使っていた。これは、高速巡航走行時において、エンジン出力では不足するパワーをモータジェネレータによって補うことによる、バッテリのSOC低下に伴うバッテリの充電要求パワーをそのまま受け入れていたためである。 FIG. 3 shows the frequency of use of the engine. In the figure, the vertical axis indicates the engine thermal efficiency η and the horizontal axis indicates the engine power. The engine thermal efficiency is Kmax, which is the maximum engine thermal efficiency ηmax. In the conventional control, the frequency of the region where the engine power is relatively low is high in the region where the engine power is relatively low, but there is a part where the frequency of use is high even in the region where the engine power exceeding Kmax is relatively large. I was using the bad part of. This is because, during high-speed cruise traveling, the power required for charging the battery accompanying the decrease in the SOC of the battery by compensating for the power that is insufficient for the engine output by the motor generator is accepted as it is.
そこで、本実施形態に係る走行制御装置では、Kmaxにシステム効率を考慮したKmax+αの区間の使用頻度を向上させるために、Kmax+αより大きい使用域で許可していたバッテリの充電要求パワーの受け入れ頻度を低減することでエンジンの燃費最良域の使用頻度を増大させることとした。この処理により、図3のエンジンパワーのKmax+αより大きい領域にてエンジン使用頻度(従来制御での悪化分)が減少し、KmaxからKmax+αまでのエンジン使用頻度(エンジン使用領域改善分)が増加することにより、システム効率の向上が可能となる。 Therefore, in the travel control apparatus according to the present embodiment, in order to improve the use frequency of the section of Kmax + α considering the system efficiency in Kmax, the charge request power acceptance frequency of the battery permitted in the use range larger than Kmax + α is set. By reducing the frequency, we decided to increase the frequency of use of the best fuel efficiency of the engine. As a result of this processing, the engine usage frequency (deteriorated by conventional control) decreases in the region where the engine power of FIG. 3 is greater than Kmax + α, and the engine usage frequency from Kmax to Kmax + α (the engine usage region improvement) increases. As a result, system efficiency can be improved.
走行制御装置は次に示すステップにより処理を行うことになる。最初に、(1)エンジン要求パワーPeがエンジンの最良燃費域近傍に相当するパワー(Kmax+α)を超えた場合で運転者からの走行要求パワーPaがエンジンの最良燃費域近傍に相当するパワー(Kmax+α)未満であれば、バッテリの充電要求パワーを制限することになる。ただし、(2)運転者からの走行要求パワーPaがエンジンの最良燃費域近傍に相当するパワー(Kmax+α)以上であれば、走行要求パワーPa分をエンジン要求パワーとする。また、(3)エンジン要求パワーPeがエンジンの最良燃費域近傍に相当するパワー(Kmax+α)以下であれば、従来通り運転者からの走行要求パワーとバッテリの充放電要求パワーの合算パワーをエンジンへ指令することになる。 The travel control device performs processing according to the following steps. First, (1) when the required engine power Pe exceeds the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel consumption range of the engine, the required travel power Pa from the driver corresponds to the power (Kmax + α corresponding to the vicinity of the best fuel consumption range of the engine). If it is less than (), the required charging power of the battery is limited. However, (2) if the required travel power Pa from the driver is equal to or greater than the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel efficiency range of the engine, the required travel power Pa is set as the required engine power. Further, (3) if the engine required power Pe is equal to or lower than the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel efficiency range of the engine, the combined power of the driver required power and the battery charge / discharge required power to the engine as usual. I will order.
図4は走行制御装置の処理の流れを示すフローチャート図である。図1の走行制御装置10による処理が開始されると、ステップS10において、ハイブリッド車両1の図示しないメインコントローラより、車速、エンジン回転数、アクセル開度等の車両情報が走行制御装置10にパラメータとして入力される。次に、ステップS12において、走行制御装置10が取得した車両情報に基づき、走行要求パワーPaの計算を行う。走行制御装置10は、ステップS14において、バッテリの充電要求パワーPchgの計算を行う。同様に、走行制御装置10は、ステップS16において、走行要求パワーPaと充放電要求パワーPchgとの和であるエンジン要求パワーPeの計算を行う。
FIG. 4 is a flowchart showing a process flow of the travel control device. When the processing by the
次に、走行制御装置10はステップS18において、エンジン要求パワーPeがエンジンの燃費最良域近傍に相当するパワー(Kmax+α)以下であれば、充電要求パワーPchgを制限することなくリターンへ進み、Kmax+αを超えていれば充電要求パワーPchgを制限するためにステップS20へ進む。
Next, if the engine required power Pe is equal to or less than the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel efficiency of the engine in step S18, the traveling
走行制御装置10は、ステップS20において、運転者からの走行要求パワーPaが燃費最良域近傍に相当するパワー(Kmax+α)未満であればステップS22に進み、エンジン要求パワーPeを燃費最良域近傍に相当するパワー(Kmax+α)に制限することになる。
If the travel request power Pa from the driver is less than the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel efficiency in step S20, the
また、走行制御装置10は、ステップS20において、運転者からの走行要求パワーPaが燃費最良域近傍に相当するパワー(Kmax+α)以上であれば、ステップS24に進み、運転者からの走行要求パワーPa分だけをエンジン要求パワーPeとして出力する。これは、運転者の意志が優先されるためである。
If the travel request power Pa from the driver is equal to or greater than the power (Kmax + α) corresponding to the vicinity of the best fuel efficiency in step S20, the
以上、上述したように、本実施形態に係る走行制御装置を用いることにより、運転者の走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーを合算したエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超える頻度よりも、エンジンを効率良く動作させる頻度を多くすることにより、システム全体の効率を高めることが可能となる。 As described above, by using the travel control device according to the present embodiment, the engine request power obtained by adding the driver travel request power and the battery charge request power exceeds the fuel efficiency best range of the engine, By increasing the frequency of operating the engine efficiently, the efficiency of the entire system can be increased.
本発明に係るハイブリッド走行制御装置は、エンジンとモータジェネレータとして作動する回転電機とを備えるハイブリッド車両において、走行状態に応じてハイブリッド車両の制御を行うことにより、ハイブリッド車両の燃費改善に利用することができる。 The hybrid travel control apparatus according to the present invention can be used to improve the fuel efficiency of a hybrid vehicle by controlling the hybrid vehicle according to the travel state in a hybrid vehicle including an engine and a rotating electrical machine that operates as a motor generator. it can.
1 ハイブリッド車両、10 走行制御装置、11,12 モータジェネレータ、13 エンジン、14 動力分配機構、15,16,17 回転センサ、18 車輪、19 減速ギア、21 バッテリ、22,23 インバータ、24 アクセルペダル。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
アクセルペダルから入力された走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーとを合算したエンジン要求パワーを求める要求パワー演算手段と、
要求パワー演算手段から得られたエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域を超えるときは、走行要求パワーをそのままとして充電要求パワーをゼロとし、
エンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域以下であるときは、走行要求パワーをそのままとしてエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域内となるように充電要求パワーを制限する充電制限手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド走行制御装置。 A battery in which a distribution relationship between the engine output and the rotating electrical machine output is determined in advance and is charged by the rotating electrical machine, the driving power is obtained from the rotating electrical machine and the driving power is obtained from the engine by the electric power from the battery, and the travel control is performed. In the hybrid cruise control device to perform,
A required power calculation means for obtaining an engine required power obtained by adding the travel required power input from the accelerator pedal and the battery charge required power;
When the required engine power obtained from the required power calculation means exceeds the best fuel efficiency range of the engine , and when the required travel power exceeds the best fuel efficiency range of the engine, the required demand power is left as it is,
When the required engine power exceeds the best fuel efficiency of the engine and the required travel power is less than or equal to the best fuel efficiency of the engine, the required charging power is set so that the required engine power remains within the best fuel efficiency of the engine. Charging limiting means for limiting
A hybrid travel control device comprising:
アクセルペダルから入力された走行要求パワーとバッテリの充電要求パワーとを合算したエンジン要求パワーを求める要求パワー演算手段と、
要求パワー演算手段から得られたエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域を超えるときは、走行要求パワーをそのままとして充電要求パワーをゼロとし、
エンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域を超え、かつ走行要求パワーがエンジンの燃費最良域以下であるときは、走行要求パワーをそのままとしてエンジン要求パワーがエンジンの燃費最良域内となるように充電要求パワーを制限する充電制限手段と、
を有することを特徴とするハイブリッド走行制御装置。 A distribution relationship between the engine output and the outputs of the plurality of rotating electrical machines is determined by the operation collinear characteristics of the planetary gear mechanism, and the battery is charged by at least one rotating electrical machine. In the hybrid travel control device that obtains driving force from the engine and performs travel control,
A required power calculation means for obtaining an engine required power obtained by adding the travel required power input from the accelerator pedal and the battery charge required power;
When the required engine power obtained from the required power calculation means exceeds the best fuel efficiency range of the engine , and when the required travel power exceeds the best fuel efficiency range of the engine, the required demand power is left as it is,
When the required engine power exceeds the best fuel efficiency of the engine and the required travel power is less than or equal to the best fuel efficiency of the engine, the required charging power is set so that the required engine power remains within the best fuel efficiency of the engine. Charging limiting means for limiting
A hybrid travel control device comprising:
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