JP5648984B2 - ハイブリッド車両 - Google Patents
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Description
この発明は、ハイブリッド車両に係り、特にエンジンとモータジェネレータ(電動機)とを動力源として備え、目標とする駆動力を出力するために複数の動力源を制御するハイブリッド車両に関する。
車両には、駆動源として、エンジンとこのエンジン以外にモータジェネレータ(電動機)とを備え、燃費を向上するための、いわゆるハイブリッド車両がある(特開9−74605号公報)。
このハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を駆動軸に動力伝達機構を介して出力している。
ハイブリッド車両において、蓄電手段であるバッテリの状態に基づいてこのバッテリの入力制限値を算出し、この算出された入力制限値をモータジェネレータのモータ回転速度で除算して回生トルク上限値(最大回生トルク)を決定し、これにより、回生制動の際にバッテリの入力制限値以上に電力が充電されるのを防止し、バッテリの劣化を抑制するものがある。
このハイブリッド車両は、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を駆動軸に動力伝達機構を介して出力している。
ハイブリッド車両において、蓄電手段であるバッテリの状態に基づいてこのバッテリの入力制限値を算出し、この算出された入力制限値をモータジェネレータのモータ回転速度で除算して回生トルク上限値(最大回生トルク)を決定し、これにより、回生制動の際にバッテリの入力制限値以上に電力が充電されるのを防止し、バッテリの劣化を抑制するものがある。
特許文献1に係る動力出力装置およびこれを搭載する自動車並びに動力出力装置の制御方法は、エンジンの運転を停止させるために第一のモータジェネレータ(MG1)から負のトルクが出力されるように第一のモータジェネレータを制御するとともに、このときの第一のモータジェネレータの発電力とバッテリの入力制限値とに基づいて第二のモータジェネレータ(MG2)から出力される負のトルクが制限されるよう第二のモータジェネレータを制御し、第二のモータジェネレータに対するトルク制限によって不足するトルクを、駆動輪に取り付けられたブレーキ装置から出力させるものである。
ところで、従来、4つの回転要素を有する差動歯車機構の各回転要素に、エンジンの出力軸、第一のモータジェネレータ(MG1)、第二のモータジェネレータ(MG2)、及び駆動輪に接続される駆動軸を接続し、エンジンの動力と第一のモータジェネレータ(MG1)と第二のモータジェネレータ(MG2)との動力を合成して駆動軸に出力するハイブリッド車両において(特開2002−281607号公報)、最大回生トルクは、第一のモータジェネレータ(MG1)・第二のモータジェネレータ(MG2)のトルクとエンジントルクとの和としている。
しかしながら、このようなハイブリッド車両では、車速が閾値より低くなると、エンジンを停止させて第一のモータジェネレータ(MG1)・第二のモータジェネレータ(MG2)の動力のみで走行するため、制動時に、エンジンが作動状態から停止状態に移行した場合には、たとえバッテリの入力制限値に変動がなくても、エンジンフリクションに相当するトルクが最大回生トルクから減算されることになり、エンジンを停止する際は、エンジン停止のショックを考慮して比較的短時間で行われるので、最大回生トルクは短時間で減少することになる。
このため、車両が最大回生トルクで制動している場合には、最大回生トルクの急激な変化により制動トルクが変化してしまう。特に、回生ブレーキと油圧ブレーキの分配を任意に決定できるハイブリッド車両においては、最大回生トルクが減少した分を油圧ブレーキで補わなければならないが、油圧ブレーキは回生ブレーキに比べて立ち上がりが遅いため、車両の減速度が抜けるという不都合があった。
しかしながら、このようなハイブリッド車両では、車速が閾値より低くなると、エンジンを停止させて第一のモータジェネレータ(MG1)・第二のモータジェネレータ(MG2)の動力のみで走行するため、制動時に、エンジンが作動状態から停止状態に移行した場合には、たとえバッテリの入力制限値に変動がなくても、エンジンフリクションに相当するトルクが最大回生トルクから減算されることになり、エンジンを停止する際は、エンジン停止のショックを考慮して比較的短時間で行われるので、最大回生トルクは短時間で減少することになる。
このため、車両が最大回生トルクで制動している場合には、最大回生トルクの急激な変化により制動トルクが変化してしまう。特に、回生ブレーキと油圧ブレーキの分配を任意に決定できるハイブリッド車両においては、最大回生トルクが減少した分を油圧ブレーキで補わなければならないが、油圧ブレーキは回生ブレーキに比べて立ち上がりが遅いため、車両の減速度が抜けるという不都合があった。
そこで、この発明は、車両制動状態において、エンジンが作動状態からエンジンを停止させた場合に起こる最大回生トルク量の変動を抑制するハイブリッド車両を提供することにある。
この発明は、エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を駆動軸に動力伝達機構を介して出力するハイブリッド車両において、前記モータジェネレータと電力のやり取りが可能な蓄電手段を設け、車速を検出する車速検出手段を設け、前記モータジェネレータのモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段への電力量を制限する入力制限手段と、少なくとも前記モータ回転速度算出手段により算出されたモータ回転速度と前記入力制限手段により設定された入力制限値とからモータジェネレータ回生トルクを算出するモータジェネレータ回生トルク算出手段と、前記駆動軸に制動力が出力される状態において前記モータジェネレータから前記蓄電手段に電力を供給するために必要なモータジェネレータ最大回生トルクを算出するとともに前記車速検出手段により検出された車速に応じて変化するエンジン作動時用のエンジン作動時最大回生トルク、及び前記車速検出手段により検出された車速に応じて変化するエンジン停止時用のエンジン停止時最大回生トルクをそれぞれ算出する最大回生トルク算出手段と、車速が予め定められた車速以上では前記エンジンを停止させないエンジン停止禁止車速を設定し、このエンジン停止禁止車速で前記エンジンを停止させた場合の最大回生トルクを、最大回生トルク切り替え閾値として前記最大回生トルク算出手段のエンジン停止時回生トルクより算出する切替値算出手段とが備えられた制御手段を設け、前記車速検出手段により検出される車速に応じて変化する最大回生トルクの値は、前記エンジン作動時最大回生トルクと前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定されることを特徴とする。
この発明のハイブリッド車両は、車両制動状態において、エンジンが作動状態からエンジンを停止させた場合に起こる最大回生トルク量の変動を抑制できる。
この発明は、車両制動状態において、エンジンが作動状態からエンジンを停止させた場合に起こる最大回生トルク量の変動を抑制する目的を、車速状態によって最大回生トルクを設定して実現するものである。
図1〜図7は、この発明の実施例を示すものである。
図1において、1は電動車両としてのハイブリッド車両の制御装置である。
この制御装置1は、トルクを出力する駆動源であるエンジン(図面上では「ENG」と記す)2の出力軸3と、複数のモータジェネレータ(電動機)としての第一のモータジェネレータ(図面上では「MG1」と記す)4及び第二のモータジェネレータ(図面上では「MG2」と記す)5と、駆動輪6に出力伝達機構7を介して接続される駆動軸(図面上では「OUT」と記す)8と、エンジン2の出力軸3と第一のモータジェネレータ4と第二のモータジェネレータ5と駆動軸8とに夫々連結された動力伝達機構(差動歯車機構)9とを備えている。つまり、この実施例に係るハイブリッド車両は、エンジン1と第一のモータジェネレータ4及び第二のモータジェネレータ5とから発生する動力を、動力伝達機構9の出力軸となる駆動軸8に動力伝達機構9を介して出力する構成である。
エンジン2の出力軸3の途中には、エンジン2側で、ワンウェイクラッチ10が備えられている。このワンウェイクラッチ10は、エンジン2が逆回転しないようにするものであり、また、EV(電気車両)走行時には第二のモータジェネレータ5のトルク反力を受けるものである。
第一のモータジェネレータ4は、第一のロータ11と第一のステータ12とからなる。第二のモータジェネレータ5は、第二のロータ13と第二のステータ14とからなる。
また、制御装置1は、第一のモータジェネレータ4を作動制御する第一のインバータ15と、第二のモータジェネレータ5を作動制御する第二のインバータ16と、第一のインバータ15と第二のインバータ16とに連絡した制御手段(ECU)17とを備えている。
第一のインバータ15は、第一のモータジェネレータ4の第一のステータ12に接続している。第二のインバータ16は、第二のモータジェネレータ5の第二のステータ14に接続している。
第一のインバータ15と第二のインバータ16の各電源端子は、蓄電手段であるバッテリ(駆動用高電圧バッテリ)18に接続している。このバッテリ18は、第一のモータジェネレータ4及び第二のモータジェネレータ5と電力のやり取りが可能なものである。
この制御装置1においては、エンジン2と第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5とからの出力を用いて、ハイブリッド車両を駆動制御する。
図1において、1は電動車両としてのハイブリッド車両の制御装置である。
この制御装置1は、トルクを出力する駆動源であるエンジン(図面上では「ENG」と記す)2の出力軸3と、複数のモータジェネレータ(電動機)としての第一のモータジェネレータ(図面上では「MG1」と記す)4及び第二のモータジェネレータ(図面上では「MG2」と記す)5と、駆動輪6に出力伝達機構7を介して接続される駆動軸(図面上では「OUT」と記す)8と、エンジン2の出力軸3と第一のモータジェネレータ4と第二のモータジェネレータ5と駆動軸8とに夫々連結された動力伝達機構(差動歯車機構)9とを備えている。つまり、この実施例に係るハイブリッド車両は、エンジン1と第一のモータジェネレータ4及び第二のモータジェネレータ5とから発生する動力を、動力伝達機構9の出力軸となる駆動軸8に動力伝達機構9を介して出力する構成である。
エンジン2の出力軸3の途中には、エンジン2側で、ワンウェイクラッチ10が備えられている。このワンウェイクラッチ10は、エンジン2が逆回転しないようにするものであり、また、EV(電気車両)走行時には第二のモータジェネレータ5のトルク反力を受けるものである。
第一のモータジェネレータ4は、第一のロータ11と第一のステータ12とからなる。第二のモータジェネレータ5は、第二のロータ13と第二のステータ14とからなる。
また、制御装置1は、第一のモータジェネレータ4を作動制御する第一のインバータ15と、第二のモータジェネレータ5を作動制御する第二のインバータ16と、第一のインバータ15と第二のインバータ16とに連絡した制御手段(ECU)17とを備えている。
第一のインバータ15は、第一のモータジェネレータ4の第一のステータ12に接続している。第二のインバータ16は、第二のモータジェネレータ5の第二のステータ14に接続している。
第一のインバータ15と第二のインバータ16の各電源端子は、蓄電手段であるバッテリ(駆動用高電圧バッテリ)18に接続している。このバッテリ18は、第一のモータジェネレータ4及び第二のモータジェネレータ5と電力のやり取りが可能なものである。
この制御装置1においては、エンジン2と第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5とからの出力を用いて、ハイブリッド車両を駆動制御する。
動力伝達機構9は、いわゆる4軸式の動力入出力装置であり、エンジン2の出力軸3と駆動軸8とを配置し、また、エンジン2側の第一のモータジェネレータ4と駆動軸8側の第二のモータジェネレータ5とを配置し、エンジン2の動力と第一のモータジェネレータ4の動力と第二のモータジェネレータ5の動力とを合成して駆動軸8に出力し、エンジン2と第一のモータジェネレータ4と第二のモータジェネレータ5と駆動軸8との間で動力の授受を行う。
動力伝達機構9は、互いの2つの回転要素が連結された第一の遊星歯車機構19と第二の遊星歯車機構20とを並設して構成される。
第一の遊星歯車機構19は、第一のサンギア21と、この第一のサンギア21に噛み合った第一のピニオンギア22と、この第一のピニオンギア22に噛み合った第一のリングギア23と、第一のピニオンギア22に連結した第一のキャリア24と、第一のリングギア23に連結した出力ギア25とを備えている。
第二の遊星歯車機構20は、第二のサンギア26と、この第二のサンギア26に噛み合った第二のピニオンギア27と、この第二のピニオンギア27に噛み合った第二のリングギア28と、第二のピニオンギア27に連結した第二のキャリア29とを備えている。
第一の遊星歯車機構19は、第一のサンギア21と、この第一のサンギア21に噛み合った第一のピニオンギア22と、この第一のピニオンギア22に噛み合った第一のリングギア23と、第一のピニオンギア22に連結した第一のキャリア24と、第一のリングギア23に連結した出力ギア25とを備えている。
第二の遊星歯車機構20は、第二のサンギア26と、この第二のサンギア26に噛み合った第二のピニオンギア27と、この第二のピニオンギア27に噛み合った第二のリングギア28と、第二のピニオンギア27に連結した第二のキャリア29とを備えている。
動力伝達機構9において、第一の遊星歯車機構19の第一のキャリア24は、エンジン2の出力軸3に連結している。また、第二の遊星歯車機構20の第二のキャリア29は、第一の遊星歯車機構19の第一のリングギア23及び出力ギア25に連結している。
第一のサンギア21には、第一のモータ出力軸30を介して第一のモータジェネレータ4の第一のロータ11が接続する。第一のキャリア24・第二のサンギア26には、エンジン2の出力軸3が接続する。第一のリングギア23・第二のキャリア29には、出力ギア25及び出力伝達機構7を介して駆動軸8が接続する。第二のリングギア28には、第二のモータ出力軸31を介して第二のモータジェネレータ5の第二のロータ13が接続する。
第二のモータジェネレータ5は、第二のモータ出力軸31と第二のリングギア28と第二のキャリア29と第一のリングギア23と出力ギア25と出力伝達機構7と駆動軸8とを介して駆動輪6に直接連結可能となり、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えている。
つまり、動力伝達機構9においては、第一の遊星歯車機構19の第一のキャリア24と第二の遊星歯車機構20の第二のサンギア26とを結合してエンジン2の出力軸3に接続し、第一の遊星歯車機構19の第一のリングギア23と第二の遊星歯車機構20の第二のキャリア29とを結合して駆動軸8に接続し、第一の遊星歯車機構19の第一のサンギア21に第一のモータジェネレータ4を接続し、第二の遊星歯車機構20の第二のリングギア28に第二のモータジェネレータ5を接続し、エンジン2、第一のモータジェネレータ4、第二のモータジェネレータ5、及び駆動軸8との間で動力の授受を行っている。
制御手段17には、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段32と、車速を検出する車速検出手段33と、バッテリ18の充電状態(SOC)を検出するバッテリ充電状態検出手段34と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段35とが連絡している。
また、制御手段17には、エンジン2を制御するように、空気量調整機構36と、燃料供給機構37と、点火時期調整機構38とが連絡している。
第一のサンギア21には、第一のモータ出力軸30を介して第一のモータジェネレータ4の第一のロータ11が接続する。第一のキャリア24・第二のサンギア26には、エンジン2の出力軸3が接続する。第一のリングギア23・第二のキャリア29には、出力ギア25及び出力伝達機構7を介して駆動軸8が接続する。第二のリングギア28には、第二のモータ出力軸31を介して第二のモータジェネレータ5の第二のロータ13が接続する。
第二のモータジェネレータ5は、第二のモータ出力軸31と第二のリングギア28と第二のキャリア29と第一のリングギア23と出力ギア25と出力伝達機構7と駆動軸8とを介して駆動輪6に直接連結可能となり、単独出力のみで車両を走行させることができる性能を備えている。
つまり、動力伝達機構9においては、第一の遊星歯車機構19の第一のキャリア24と第二の遊星歯車機構20の第二のサンギア26とを結合してエンジン2の出力軸3に接続し、第一の遊星歯車機構19の第一のリングギア23と第二の遊星歯車機構20の第二のキャリア29とを結合して駆動軸8に接続し、第一の遊星歯車機構19の第一のサンギア21に第一のモータジェネレータ4を接続し、第二の遊星歯車機構20の第二のリングギア28に第二のモータジェネレータ5を接続し、エンジン2、第一のモータジェネレータ4、第二のモータジェネレータ5、及び駆動軸8との間で動力の授受を行っている。
制御手段17には、アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段32と、車速を検出する車速検出手段33と、バッテリ18の充電状態(SOC)を検出するバッテリ充電状態検出手段34と、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出手段35とが連絡している。
また、制御手段17には、エンジン2を制御するように、空気量調整機構36と、燃料供給機構37と、点火時期調整機構38とが連絡している。
制御手段17は、モータ回転速度算出手段17Aと、入力制限手段17Bと、モータジェネレータ回生トルク算出手段17Cと、最大回生トルク算出手段17Dと、切替値算出手段17Eとを備える。
モータ回転速度算出手段17Aは、第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5のモータ回転速度を算出する。
入力制限手段17Bは、蓄電手段であるバッテリ18の状態に基づいてバッテリ18への電力量を制限する。
モータジェネレータ回生トルク算出手段17Cは、少なくともモータ回転速度算出手段17Aにより算出されたモータ回転速度と入力制限手段17Bにより設定されたバッテリ18への入力制限値とからモータジェネレータ回生トルクを算出する。
最大回生トルク算出手段17Dは、駆動軸8に制動力が出力される状態において第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5からバッテリ18に電力を供給するために必要なモータジェネレータ最大回生トルクを算出するとともに車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン作動時用のエンジン作動時最大回生トルク、及び車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン停止時用のエンジン停止時最大回生トルクをそれぞれ算出する。
切替値算出手段17Eは、 車速が予め定められた車速以上ではエンジン2を停止させないエンジン停止禁止車速を設定し、このエンジン停止禁止車速でエンジン2を停止させた場合の最大回生トルクを、最大回生トルク切り替え閾値として最大回生トルク算出手段17Dのエンジン停止時回生トルクより算出する。
モータ回転速度算出手段17Aは、第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5のモータ回転速度を算出する。
入力制限手段17Bは、蓄電手段であるバッテリ18の状態に基づいてバッテリ18への電力量を制限する。
モータジェネレータ回生トルク算出手段17Cは、少なくともモータ回転速度算出手段17Aにより算出されたモータ回転速度と入力制限手段17Bにより設定されたバッテリ18への入力制限値とからモータジェネレータ回生トルクを算出する。
最大回生トルク算出手段17Dは、駆動軸8に制動力が出力される状態において第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5からバッテリ18に電力を供給するために必要なモータジェネレータ最大回生トルクを算出するとともに車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン作動時用のエンジン作動時最大回生トルク、及び車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン停止時用のエンジン停止時最大回生トルクをそれぞれ算出する。
切替値算出手段17Eは、 車速が予め定められた車速以上ではエンジン2を停止させないエンジン停止禁止車速を設定し、このエンジン停止禁止車速でエンジン2を停止させた場合の最大回生トルクを、最大回生トルク切り替え閾値として最大回生トルク算出手段17Dのエンジン停止時回生トルクより算出する。
制御手段17において、最大回生トルク算出手段17Dにより算出されたエンジン作動時最大回生トルクとエンジン停止時最大回生トルクとを用いて、車速検出手段33により検出される車速に応じて変化する最大回生トルクの値は、下記のように設定される。
前記エンジン作動時最大回生トルクと前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、この比較した結果、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定する。前記比較した結果、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定する。前記比較した結果、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定する。
前記エンジン作動時最大回生トルクと前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、この比較した結果、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定する。前記比較した結果、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定する。前記比較した結果、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定する。
また、制御手段17には、図5に示すように、最大回生トルク制限値、アクセルオフ時目標駆動トルク検索マップが設定されている。この図5においては、車速が低い状態で最大回生トルク制限値、アクセルオフ時目標駆動トルクが低下して一定となり、一方、最大回生トルクは車速が高くなるにつれて大きくなるように設定されている。
即ち、この実施例では、エンジン2と第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5とを駆動軸8に接続するような方式のハイブリッド車両において、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、車速、バッテリ18の入力制限値、エンジン回転速度、エンジントルクを用いて最大回生トルク基本値を算出する。また、「EV走行の上限車速であるエンジン停止禁止車速Hにおいて、エンジンを停止させた場合」について、上記と同様に、最大回生トルク切り替え閾値Gを算出する。なお、ここでは、制動方向のトルクを「負」として扱っており、最大回生トルクとは、「負」の値が最大となるようなトルクを意味している。
次に、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きい場合(絶対値としては小さい場合)には、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値を最大回生トルクとし、前述以外で、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合(絶対値としては大きい場合)には、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値を最大回生トルクとし、さらに、前述のどれにも当てはまらない場合には、最大回生トルク切り替え閾値Gを最大回生トルクとして設定し、算出した最大回生トルクを最終的な最大回生トルクの算出に用いている。
次に、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きい場合(絶対値としては小さい場合)には、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値を最大回生トルクとし、前述以外で、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合(絶対値としては大きい場合)には、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値を最大回生トルクとし、さらに、前述のどれにも当てはまらない場合には、最大回生トルク切り替え閾値Gを最大回生トルクとして設定し、算出した最大回生トルクを最終的な最大回生トルクの算出に用いている。
次に、この実施例の最大回生トルクの算出を、図2のフローチャートに基づいて説明する。
この図2におけるルーチンは、周期的に実行される。
図2に示すように、制御手段17のプログラムがスタートすると(ステップ101)、先ず、車速、アクセル開度、入力制限値を取り込む(ステップ102)。
そして、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5の最大回生トルクの算出に必要な第一のモータ回転速度・第二のモータ回転速度を算出するとともに、第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2を算出する(ステップ103)。
このステップ103において、先ず、第一のモータ回転速度・第二のモータ回転速度の算出には、以下の(式1)、(式2)を用いる。
この図2におけるルーチンは、周期的に実行される。
図2に示すように、制御手段17のプログラムがスタートすると(ステップ101)、先ず、車速、アクセル開度、入力制限値を取り込む(ステップ102)。
そして、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5の最大回生トルクの算出に必要な第一のモータ回転速度・第二のモータ回転速度を算出するとともに、第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2を算出する(ステップ103)。
このステップ103において、先ず、第一のモータ回転速度・第二のモータ回転速度の算出には、以下の(式1)、(式2)を用いる。
Nmg1=(k1+1)*Ne−k1*(1000/v1000)*Vs …(式1)
Nmg2=(k2+1)*(1000/v1000)*Vs−k2*Ne …(式2)
この(式1) 、(式2)においては、図7に示すように、
k1:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の第一のモータジェネレータ(MG1)−エンジン(ENG)間のレバー比
k2:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の駆動軸(OUT)−第二のモータジェネレータ(MG2)間のレバー比
Nmg1:第一のモータジェネレータの第一のモータ回転速度
Nmg2:第二のモータジェネレータの第二のモータ回転速度
Ne:エンジン回転速度
Vs:車速
vI000:第一の遊星歯車機構・第二の遊星歯車機構の出力側の軸の回転速度が1000[rpm]の時の車速
である。
なお、エンジン(ENG)2、第一のモータジェネレータ(MG1)4、第二のモータジェネレータ(MG2)5、駆動軸(OUT)8の各回転要素の回転速度の関係は、図7に示されている。
k1:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の第一のモータジェネレータ(MG1)−エンジン(ENG)間のレバー比
k2:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の駆動軸(OUT)−第二のモータジェネレータ(MG2)間のレバー比
Nmg1:第一のモータジェネレータの第一のモータ回転速度
Nmg2:第二のモータジェネレータの第二のモータ回転速度
Ne:エンジン回転速度
Vs:車速
vI000:第一の遊星歯車機構・第二の遊星歯車機構の出力側の軸の回転速度が1000[rpm]の時の車速
である。
なお、エンジン(ENG)2、第一のモータジェネレータ(MG1)4、第二のモータジェネレータ(MG2)5、駆動軸(OUT)8の各回転要素の回転速度の関係は、図7に示されている。
そして、「エンジンを作動させた場合」は、Ne=燃料カット時エンジン回転速度[rpm](例えば、1000[rpm]とし、「エンジンを停止させた場合」は、Ne=0[rpm]として計算を実施する。
さらに、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、算出した第一のモータジェネレータ4の第一のモータ回転速度、第二のモータジェネレータ5の第二のモータ回転速度、エンジントルク、バッテリ18の入力制限値から、以下の(式3)(電力の関係)及び(式4)(トルクのつりあい)を用いて、第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2を算出する(ステップ104)。なお、「エンジンを作動させた場合」は、Te=燃料カット時エンジントルク[Nm](例えば、−20[Nm]、「エンジンを停止させた場合」は、Te=0[Nm]として計算する。
さらに、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、算出した第一のモータジェネレータ4の第一のモータ回転速度、第二のモータジェネレータ5の第二のモータ回転速度、エンジントルク、バッテリ18の入力制限値から、以下の(式3)(電力の関係)及び(式4)(トルクのつりあい)を用いて、第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2を算出する(ステップ104)。なお、「エンジンを作動させた場合」は、Te=燃料カット時エンジントルク[Nm](例えば、−20[Nm]、「エンジンを停止させた場合」は、Te=0[Nm]として計算する。
P=(Tmg1*Nmg1+Tmg2*Nmg2)*2π/(60*1000) …(式3)
(k1+1)*Tmg1+Te=k2*Tmg2 …(式4)
この(式3)、(式4)においては、
Tmg1:第一のモータジェネレータのトルク
Tmg2:第二のモータジェネレータのトルク
P:バッテリ13の入力制限値
Te:エンジントルク
k1:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の第一のモータジェネレータ(MG1)−エンジン(ENG)間のレバー比
k2:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の駆動軸(OUT)−第二のモータジェネレータ(MG2)間のレバー比
である。
そして、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、上記の第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2、エンジントルクから、以下の(式5)を用いて、「エンジンを作動させた場合」の第一の最大回生トルク基本値X1と、「エンジンを停止させた場合」の第二の最大回生トルク基本値X2とを算出する(S104)(図3参照)。
Tmg1:第一のモータジェネレータのトルク
Tmg2:第二のモータジェネレータのトルク
P:バッテリ13の入力制限値
Te:エンジントルク
k1:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の第一のモータジェネレータ(MG1)−エンジン(ENG)間のレバー比
k2:エンジン(ENG)−駆動軸(OUT)間を「1」とした場合の駆動軸(OUT)−第二のモータジェネレータ(MG2)間のレバー比
である。
そして、「エンジンを作動させた場合」、「エンジンを停止させた場合」の2つのそれぞれの場合について、上記の第一のモータジェネレータ4の最大回生トルク基本値T1、第二のモータジェネレータ5の最大回生トルク基本値T2、エンジントルクから、以下の(式5)を用いて、「エンジンを作動させた場合」の第一の最大回生トルク基本値X1と、「エンジンを停止させた場合」の第二の最大回生トルク基本値X2とを算出する(S104)(図3参照)。
Tdrive=(Tmg1+Tmg2+Te)*GR …(式5)
この(式5)においては、
Tdrive:駆動トルク
GR:第一の遊星歯車機構・第二の遊星歯車機構から駆動軸までの減速比
である。
Tdrive:駆動トルク
GR:第一の遊星歯車機構・第二の遊星歯車機構から駆動軸までの減速比
である。
そして、「エンジン停止禁止車速でエンジンを停止させた場合」について、前記ステップ103、前記ステップ104の場合と同様に、上記の(式1)〜(式5)を用いて、エンジン停止禁止車速でエンジンを停止させた場合の最大回生トルク切り替え閾値Gを算出する(ステップ105)(図3参照)。なお、この最大回生トルク切り替え閾値Gの計算には、Vs=エンジン停止禁止車速[kph](例えば、70[kph]、Ne=0[rpm]、Te=0[Nm])を用いる。
その後、前記ステップ104、前記ステップ105で求めた「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2、最大回生トルク切り替え閾値Gから、最大回生トルクを判断する(ステップ106)。なお、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2、最大回生トルク切り替え閾値Gから最大回生トルクの関係は、図3のようになっている。
先ず、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きく、前記ステップ106がYESの場合には、この「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1を、最大回生トルクとする(ステップ107)。
一方、前記ステップ106がNOで、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合には、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さいか否かを判断する(ステップ108)。
このステップ108がYESで、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合には、この「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2を、最大回生トルクとする(ステップ109)。
前記ステップ108がNOで、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きい場合には、この最大回生トルク切り替え閾値Gを、最大回生トルクとする(ステップ110)。
従って、最大回生トルクは、図4に示すように変化する。
その後、前記ステップ104、前記ステップ105で求めた「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2、最大回生トルク切り替え閾値Gから、最大回生トルクを判断する(ステップ106)。なお、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2、最大回生トルク切り替え閾値Gから最大回生トルクの関係は、図3のようになっている。
先ず、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きく、前記ステップ106がYESの場合には、この「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1を、最大回生トルクとする(ステップ107)。
一方、前記ステップ106がNOで、「エンジンを作動させた場合」の最大回生トルク基本値X1が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合には、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さいか否かを判断する(ステップ108)。
このステップ108がYESで、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも小さい場合には、この「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2を、最大回生トルクとする(ステップ109)。
前記ステップ108がNOで、「エンジンを停止させた場合」の最大回生トルク基本値X2が最大回生トルク切り替え閾値Gよりも大きい場合には、この最大回生トルク切り替え閾値Gを、最大回生トルクとする(ステップ110)。
従って、最大回生トルクは、図4に示すように変化する。
そして、図5に示す検索マップから、検出された車速に応じて最大回生トルク制限値、アクセルオフ時目標駆動トルクを算出する(ステップ111)。なお、最大回生トルク制限値は、損失によりバッテリ18に電力を回収できない領域では、回生をしないようにするために設けられている。また、アクセルオフ時目標駆動トルクは、アクセル全閉(アクセルペダルを踏み込んでいない状態)にした時の惰行減速分のトルクである。
その後、前記ステップ107、前記ステップ109、前記ステップ110で求めた最大回生トルク、前記ステップ111で算出した最大回生トルク制限値、アクセルオフ時目標駆動トルクから、最終最大回生トルクを算出する(ステップ112)。この場合、最大回生トルク、最大回生トルク制限値のうち大きい方からアクセルオフ時目標駆動トルクを減算したものを最終最大回生トルクとする(図6参照)。この最終最大回生トルクは、図6に示すようになり、従来のように最大回生トルクの短時間での急激な変化がなくなる。
そして、プログラムをリターンする(ステップ113)。
その後、前記ステップ107、前記ステップ109、前記ステップ110で求めた最大回生トルク、前記ステップ111で算出した最大回生トルク制限値、アクセルオフ時目標駆動トルクから、最終最大回生トルクを算出する(ステップ112)。この場合、最大回生トルク、最大回生トルク制限値のうち大きい方からアクセルオフ時目標駆動トルクを減算したものを最終最大回生トルクとする(図6参照)。この最終最大回生トルクは、図6に示すようになり、従来のように最大回生トルクの短時間での急激な変化がなくなる。
そして、プログラムをリターンする(ステップ113)。
この結果、請求項1に記載の発明において、制御手段17は、第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5のモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段17Aと、蓄電手段であるバッテリ18の状態に基づいてバッテリ18への電力量を制限する入力制限手段17Bと、少なくともモータ回転速度算出手段17Aにより算出されたモータ回転速度と入力制限手段17Bにより設定されたバッテリ18への入力制限値とからモータジェネレータ回生トルクを算出するモータジェネレータ回生トルク算出手段17Cと、駆動軸8に制動力が出力される状態において第一のモータジェネレータ4・第二のモータジェネレータ5からバッテリ18に電力を供給するために必要なモータジェネレータ最大回生トルクを算出するとともに車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン作動時用のエンジン作動時最大回生トルク、及び車速検出手段33により検出された車速に応じて変化するエンジン停止時用のエンジン停止時最大回生トルクをそれぞれ算出する最大回生トルク算出手段17Dと、車速が予め定められた車速以上ではエンジン2を停止させないエンジン停止禁止車速を設定し、このエンジン停止禁止車速でエンジン2を停止させた場合の最大回生トルクを、最大回生トルク切り替え閾値として最大回生トルク算出手段17Dのエンジン停止時回生トルクより算出する切替値算出手段17Eとを備える。
また、最大回生トルク算出手段17Dにより算出されたエンジン作動時最大回生トルクとエンジン停止時最大回生トルクとを用いて、車速検出手段33により検出される車速に応じて変化する最大回生トルクの値は、前記エンジン作動時最大回生トルクと切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、この比較した結果、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定される。
これにより、車両制動状態において、エンジン2が作動状態からエンジン2を停止させた場合に起こる最大回生トルク量の変動を抑制することが可能である。
また、最大回生トルク算出手段17Dにより算出されたエンジン作動時最大回生トルクとエンジン停止時最大回生トルクとを用いて、車速検出手段33により検出される車速に応じて変化する最大回生トルクの値は、前記エンジン作動時最大回生トルクと切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、この比較した結果、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、切替値算出手段17Eより算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、切替値算出手段17Eにより算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定される。
これにより、車両制動状態において、エンジン2が作動状態からエンジン2を停止させた場合に起こる最大回生トルク量の変動を抑制することが可能である。
この発明に係る制御装置を、電気自動車等の各種電動車両に適用可能である。
1 ハイブリッド車両の制御装置
2 エンジン(ENG)
4 第一のモータジェネレータ(MG1)
5 第二のモータジェネレータ(MG2)
6 駆動輪
8 駆動軸(OUT)
9 動力伝達機構
15 第一のインバータ
16 第二のインバータ
17 制御手段
17A モータ回転速度算出手段
17B 入力制限手段
17C モータジェネレータ回生トルク算出手段
17D 最大回生トルク算出手段
17E 切替値算出手段
18 バッテリ(蓄電手段)
32 アクセル開度検出手段
33 車速検出手段
34 バッテリ充電状態検出手段
35 エンジン回転速度検出手段
2 エンジン(ENG)
4 第一のモータジェネレータ(MG1)
5 第二のモータジェネレータ(MG2)
6 駆動輪
8 駆動軸(OUT)
9 動力伝達機構
15 第一のインバータ
16 第二のインバータ
17 制御手段
17A モータ回転速度算出手段
17B 入力制限手段
17C モータジェネレータ回生トルク算出手段
17D 最大回生トルク算出手段
17E 切替値算出手段
18 バッテリ(蓄電手段)
32 アクセル開度検出手段
33 車速検出手段
34 バッテリ充電状態検出手段
35 エンジン回転速度検出手段
Claims (1)
- エンジンとモータジェネレータとから発生する動力を駆動軸に動力伝達機構を介して出力するハイブリッド車両において、前記モータジェネレータと電力のやり取りが可能な蓄電手段を設け、車速を検出する車速検出手段を設け、前記モータジェネレータのモータ回転速度を算出するモータ回転速度算出手段と、前記蓄電手段の状態に基づいて前記蓄電手段への電力量を制限する入力制限手段と、少なくとも前記モータ回転速度算出手段により算出されたモータ回転速度と前記入力制限手段により設定された入力制限値とからモータジェネレータ回生トルクを算出するモータジェネレータ回生トルク算出手段と、前記駆動軸に制動力が出力される状態において前記モータジェネレータから前記蓄電手段に電力を供給するために必要なモータジェネレータ最大回生トルクを算出するとともに前記車速検出手段により検出された車速に応じて変化するエンジン作動時用のエンジン作動時最大回生トルク、及び前記車速検出手段により検出された車速に応じて変化するエンジン停止時用のエンジン停止時最大回生トルクをそれぞれ算出する最大回生トルク算出手段と、車速が予め定められた車速以上では前記エンジンを停止させないエンジン停止禁止車速を設定し、このエンジン停止禁止車速で前記エンジンを停止させた場合の最大回生トルクを、最大回生トルク切り替え閾値として前記最大回生トルク算出手段のエンジン停止時回生トルクより算出する切替値算出手段とが備えられた制御手段を設け、前記車速検出手段により検出される車速に応じて変化する最大回生トルクの値は、前記エンジン作動時最大回生トルクと前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値とを比較し、第一に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも大きい場合には、エンジン作動時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第二に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値よりも小さい場合には、エンジン停止時最大回生トルクの値を最大回生トルクとして設定され、第三に、前記エンジン作動時最大回生トルクが、前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値以下の場合で、かつ前記エンジン停止時最大回生トルクが、前記切替値算出手段より算出された最大回生トルク切り替え閾値以上の場合には、前記切替値算出手段により算出された最大回生トルク切り替え閾値を最大回生トルクとして設定されることを特徴とするハイブリッド車両。
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