JP5741030B2 - ハイブリッド車両およびその制御方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本実施の形態によるハイブリッド車両20は、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と、トーショナルダンパ28と、3軸式の動力分割機構30と、バッテリ50とを備える。クランクシャフト26は、トーショナルダンパ28を介して、動力分割機構30に連結される。
ハイブリッド車両20では、バッテリ50に異常が発生して充放電が禁止されると、SMR55をオフ状態として、バッテリ50を電気システムから切り離した状態で、図3に示した共線図に従って走行を継続する。以下では、バッテリ50を不使用とした走行を「バッテリレス走行」と称し、バッテリレス走行時の走行制御について、「バッテリレス走行制御」と称する。
バッテリレス走行時には、電力線54のシステム電圧VHが、P=(1/2)×C×VH×VHの関係に従って、入出力電力ΔPに応じて変化する。なお、平滑コンデンサC0のキャパシタンスをCとする。したがって、ΔPによる電圧変化ΔVHは、下記(3)式によって示される。MG2の消費電力よりもMG1の発電電力の方が大きいΔP<0のときには、ΔVH>0であり、システム電圧VHが上昇する。
=−C×VH×ΔVH …(3)
システム電圧VHが変動すると、MG1,MG2のトルク変動に繋がるため、コンバータ40が使用できないバッテリレス走行時でも、システム電圧VHは電圧指令値VHrに制御されることが好ましい。
式(4)中において、電力補正指令値ΔPrは、電圧偏差(VH−VHr)に対してPID制御演算を実行した制御演算値を示す。Plossは、MG1,MG2による損失電力である。たとえば、Plossは、MG1およびMG2のそれぞれについて、回転数の関数として設定することができる。また、Paxは、電力線54の電力を使用して動作する補機負荷の消費電力である。
(5)式より、電力制御トルクT1pおよびT2pの間には、下記(6)式の関係が成立することが理解される。
さらに、(2)式において、ΔP=Prとし、Tm=T2pとし、Tgに(6)式のT1pを代入することにより、下記(7)式が得られる。
=T2p×(Nm+(ρ×Gr×Ng)) …(7)
(7)式より、MG2の電力制御トルクT2pは、下記(8)式で示されることが理解される。
また、(8)式および(6)式から、MG1の電力制御トルクT1pは下記(9)式で示される。
MG1およびMG2が電力制御トルクT1p,T2pを出力すると、駆動軸32aに作用するトルクを変化させることなく(Tp=0)、電力指令値Prに従った電力を電力線54に対して入出力することができる。
(10)式を(1)式に代入してTgを消去することにより、ΔP=0としたときの駆動トルクTpとMG2トルクTmとの関係は、(11)式で示される。
=(Gr+(1/ρ×Nm/Ng))×Tm …(11)
(11)式に、MG2についてのトルク上限値T2max♯およびT2min♯を代入することにより、電力制御ありのときのMG2トルク制限からの駆動トルクTpの上下限値Tpmax2,Tpmin2が得られる。
=−(1/ρ+Gr×Ng/Nm)×Tg …(12)
したがって、(12)式に、MG1についてのトルク上限値T1max♯およびT1min♯を代入することにより、電力制御ありのときのMG1トルク制限からの駆動トルクTpの上下限値Tpmax1,Tpmin1が得られる。
すなわち、ステップS145で算出されたΔTpについて、ΔTp*(−1)−LM≦ΔTpであれば、ΔTp*=ΔTpに設定される。ただし、ΔTp<ΔTp*(−1)−LMのときには、ΔTp*=ΔTp*(−1)−LMに制限される。
駆動トルク下限値Tpminは、電力制御なしのときの駆動トルク下限値Tpmin(o)によって、下記(15)式に従って設定される。
このように、ステップS145〜S148の処理は、図5のレート処理部546の機能に対応する。
同様に、駆動力制御トルクT2dは、式(11)において、Tp=Tp*とし、Tm=T2dとすることによって、式(17)によって求められる。
HVECU70は、ステップS170により、MG1,MG2のトルク指令値Tr1,Tr2を設定する。ステップS170の処理は、図4のMGトルク設定部570の機能に対応する。
T2r=T2p+T2d …(19)
そして、図2に示した電気システムによって、MG1,MG2の出力トルクが、トルク指令値T1r,T2rに従って制御される。
Claims (8)
- 駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、
前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、
前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、
電力線に対して、開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置と、
前記発電機の出力トルクが第1のトルク指令値と一致するように、前記電力線および前記発電機の間で双方向の電力変換を実行するための第1の電力変換器と、
前記電動機の出力トルクが第2のトルク指令値と一致するように、前記電力線および前記電動機の間で双方向の電力変換を実行するための第2の電力変換器と、
前記開閉器が開放された走行状態において、車両走行のための要求トルクに応じて、前記発電機および前記電動機の出力トルクを設定するための走行制御部とを備え、
前記走行制御部は、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記電力線の電圧を電圧指令値を一致させるように前記電力線の電力変化量を制御するための前記電動機および前記発電機による電力制御トルクを算出するともに、前記電動機および前記発電機が前記電力制御トルクを出力したときと、前記電動機および前記発電機が前記電力制御トルクを出力しないときとの間での前記駆動軸に出力可能なトルク範囲の差分を算出し、さらに、当該差分の時間軸に対する変化量を制約した値を反映して決定された前記駆動軸のトルク上下限範囲内で前記要求トルクに最も近いトルクが前記駆動軸に作用するように、前記第1および前記第2のトルク指令値を設定し、
前記走行制御部は、
前記電圧を前記電圧指令値に制御するための前記電力線の入出力電力の指令値を算出する電力指令算出部と、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記発電機および前記電動機から前記電力線に対して前記指令値に従った電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するための第1のトルク算出部と、
前記発電機および電動機の第1のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸に出力可能な第1のトルク範囲を設定するための第1のトルク上下限設定部と、
前記第1のトルク上下限範囲から前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記発電機および電動機の第2のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸に出力可能な第2のトルク範囲を設定するための第2のトルク上下限設定部と、
前記第1および第2のトルク範囲の上限値の差分の時間軸方向の変化を制約したトルク値と、前記第1のトルク範囲とに基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を算出するレート処理部と、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と、車両走行のための要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するための駆動トルク設定部とを含む、ハイブリッド車両。 - 前記走行制御部は、
前記電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の駆動力トルクを演算するための第2のトルク算出部と、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記第1および前記第2のトルク指令値を設定するためのトルク設定部とをさらに含む、請求項1記載のハイブリッド車両。 - 第1から第3の回転要素のうちのいずれか2つの回転要素の回転数が決定されると残余の1つの回転要素の回転数が決定されるとともに、前記第1から第3の回転要素のうちのいずれか2つの回転要素に入出力される動力に基づいて残余の1つの回転要素に動力を入出力するように構成される差動装置をさらに備え、
前記第1の回転要素は、前記内燃機関の出力軸と機械的に連結され、
前記第2の回転要素は、前記発電機の出力軸と機械的に連結され、
前記第3の回転要素は、前記駆動軸および前記電動機の出力軸と機械的に連結される、請求項1または2に記載のハイブリッド車両。 - 前記走行制御部は、前記トルク範囲の差分の時間軸に対する変化量を、前記駆動軸に出力可能なトルクの増加方向に対応する前記差分の変化方向に限って制約する処理によって得られた値を反映して、前記駆動軸のトルク上下限範囲を決定する、請求項1記載のハイブリッド車両。
- 駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された内燃機関と、前記内燃機関の動力の少なくとも一部を用いて発電するための発電機と、前記駆動軸との間に動力伝達経路を有するように構成された電動機と、電力線に対して開閉器を介して電気的に接続される蓄電装置と、前記発電機の出力トルクが第1のトルク指令値と一致するように、前記電力線および前記発電機の間で双方向の電力変換を実行するための第1の電力変換器と、前記電動機の出力トルクが第2のトルク指令値と一致するように、前記電力線および前記電動機の間で双方向の電力変換を実行するための第2の電力変換器とを備えたハイブリッド車両の制御方法であって、
前記制御方法は、
走行中に前記蓄電装置の異常が検知された場合に、前記開閉器を開放するステップと、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記電力線の電圧を電圧指令値を一致させるように前記電力線の電力変化量を制御するための前記電動機および前記発電機による電力制御トルクを演算するステップと、
前記電動機および前記発電機が前記電力制御トルクを出力したときと、前記電動機および前記発電機が前記電力制御トルクを出力しないときとの間での前記駆動軸に出力可能なトルク範囲の差分を算出するステップと、
当該差分の時間軸に対する変化量を制約した値を反映して前記駆動軸のトルク上下限範囲を決定するステップと、
決定された前記トルク上下限範囲内で車両走行のための要求トルクに最も近いトルクが前記駆動軸に発生するように、前記第1および前記第2のトルク指令値を設定するステップとを備え、
前記算出するステップは、
前記発電機および前記電動機の第1のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸に出力可能な第1のトルク範囲を設定するステップと、
前記第1のトルク上下限範囲から前記電動機および前記発電機の前記電力制御トルクが減算された、前記発電機および電動機の第2のトルク上下限範囲に基づいて、前記駆動軸に出力可能な第2のトルク範囲を設定するステップと、
前記第1および第2のトルク範囲の上限値の差分を算出するステップとを含み、
前記決定するステップは、
算出された前記差分の時間軸方向の変化を制約したトルク値を算出するステップと、
前記トルク値と前記第1のトルク範囲とに基づいて、前記駆動軸のトルク上下限範囲を算出するステップとを含む、ハイブリッド車両の制御方法。 - 前記演算するステップは、
前記電圧を前記電圧指令値に制御するための前記電力線の入出力電力の指令値を算出するステップと、
前記駆動軸に作用するトルクに影響を与えずに、前記電力線に対して前記指令値に従っ
た電力を入出力するための、前記発電機の電力制御トルクおよび前記電動機の電力制御トルクを演算するステップとを含む、請求項5記載のハイブリッド車両の制御方法。 - 前記設定するステップは、
設定された前記駆動軸のトルク上下限範囲と前記要求トルクとに基づいて、前記駆動軸のトルク指令値を設定するステップと、
前記電力線に対する入出力電力を変えずに前記駆動軸のトルク指令値を前記駆動軸に作用させるための、前記発電機の駆動力トルクおよび前記電動機の駆動力トルクを演算するステップと、
前記発電機および前記電動機のそれぞれの前記電力制御トルクおよび前記駆動力トルクの和に従って、前記第1および前記第2のトルク指令値を設定するステップとを含む、請求項5記載のハイブリッド車両の制御方法。 - 前記決定するステップは、前記トルク範囲の差分の時間軸に対する変化量を、前記駆動軸に出力可能なトルクの増加方向に対応する前記差分の変化方向に限って制約する処理によって得られた値を反映して、前記駆動軸のトルク上下限範囲を決定する、請求項5記載のハイブリッド車両の制御方法。
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