JP5767083B2 - Vehicle and vehicle control method - Google Patents
Vehicle and vehicle control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5767083B2 JP5767083B2 JP2011246481A JP2011246481A JP5767083B2 JP 5767083 B2 JP5767083 B2 JP 5767083B2 JP 2011246481 A JP2011246481 A JP 2011246481A JP 2011246481 A JP2011246481 A JP 2011246481A JP 5767083 B2 JP5767083 B2 JP 5767083B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- control
- vehicle
- speed stage
- generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Description
本発明は、車両に関し、特に、エンジンおよびモータの少なくともいずれかの動力を用いて走行する車両に関する。 The present invention relates to a vehicle, and more particularly to a vehicle that travels using at least one of an engine and a motor.
近年、エンジンおよびモータの少なくともいずれかの動力を用いて走行するハイブリッド車両が広く普及しつつある。ハイブリッド車両のなかには、モータとは別に、エンジンの動力で発電するジェネレータを備えるものがある。 In recent years, hybrid vehicles that travel using at least one of the power of an engine and a motor are becoming widespread. Some hybrid vehicles include a generator that generates power by the power of an engine, in addition to a motor.
特開2007−196733号公報(特許文献1)には、エンジン、モータ、ジェネレータを備えるハイブリッド車両において、モータを駆動するための電力を蓄えるバッテリの故障時に、バッテリをモータおよびジェネレータを含む電気システムから切離し、エンジンの動力を用いてジェネレータが発電した電力でモータを駆動させて車両を走行させる制御(以下、「バッテリレス走行制御」ともいう)を行なう技術が開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-196733 (Patent Document 1) discloses that in a hybrid vehicle including an engine, a motor, and a generator, when a battery that stores electric power for driving the motor fails, the battery is removed from an electric system including the motor and the generator. There is disclosed a technique for performing control (hereinafter, also referred to as “battery-less travel control”) in which the vehicle is driven by driving the motor with the electric power generated by the generator using the power of the engine.
ところで、ハイブリッド車両には、モータを駆動するためのインバータが搭載される。インバータの制御方式の主なものとしては、パルス幅変調(Pulse Width Modulation、以下「PWM」ともいう)制御方式と、矩形波電圧制御(以下、単に「矩形制御」ともいう)方式とがある。矩形制御は、PWM制御に比べて、電圧変換の変調率(入力電圧に対する出力電圧の割合に相当する値)が大きくモータ出力を高めることができる一方、制御精度(制御応答性)が劣りインバータ出力電圧が不安定となる傾向にある。そのため、一般的に、矩形制御は高車速領域に限って用いられ、通常はPWM制御が用いられる。 By the way, an inverter for driving a motor is mounted on the hybrid vehicle. Main control methods of the inverter include a pulse width modulation (hereinafter also referred to as “PWM”) control method and a rectangular wave voltage control (hereinafter also simply referred to as “rectangular control”) method. The rectangular control has a large voltage conversion modulation rate (a value corresponding to the ratio of the output voltage to the input voltage) and can increase the motor output, while the control accuracy (control responsiveness) is inferior to the inverter control. The voltage tends to become unstable. Therefore, generally, rectangular control is used only in the high vehicle speed region, and PWM control is usually used.
一方、バッテリレス走行制御時には、バッテリを電力バッファとして用いることができず、モータとジェネレータとの電力収支バランスを正確にとる必要がある。ところが、バッテリレス走行制御中に高車速領域となると、インバータの制御方式がPWM制御から制御精度の劣る矩形制御に移行されてしまう。これにより、急な要求駆動力の変化が生じた時に電力収支のバランスが崩れ、モータに印加される電圧(インバータ出力電圧)が不安定となってしまうおそれがある。 On the other hand, at the time of batteryless travel control, the battery cannot be used as a power buffer, and it is necessary to accurately balance the power balance between the motor and the generator. However, if the vehicle speed range is reached during battery-less travel control, the inverter control method is shifted from PWM control to rectangular control with poor control accuracy. As a result, when a sudden change in required driving force occurs, the balance of power balance is lost, and the voltage (inverter output voltage) applied to the motor may become unstable.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、バッテリレス走行制御中にモータに印加される電圧が不安定となることを抑制することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress an unstable voltage applied to a motor during batteryless travel control.
この発明に係る車両は、エンジンおよびモータの少なくともいずれかの動力を用いて駆動輪に連結された出力軸を回転させて走行する車両であって、エンジンの動力を用いて発電するジェネレータと、モータおよびジェネレータに接続可能に構成されたバッテリと、モータと出力軸との間に設けられた変速機と、モータ、ジェネレータおよび変速機を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車速がしきい値未満である場合はパルス幅変調制御でモータを駆動し、車速がしきい値を超える場合はパルス幅変調制御よりも出力は向上するが制御性は劣る矩形制御でモータを駆動する。制御装置は、バッテリの異常時に、バッテリをモータおよびジェネレータから切り離し、ジェネレータが発電した電力でモータを駆動させるバッテリレス走行制御を行なう。制御装置は、バッテリレス走行制御を行なう際、変速機の変速を行なうことで矩形制御の実行を抑制する。 A vehicle according to the present invention is a vehicle that travels by rotating an output shaft connected to drive wheels using power of at least one of an engine and a motor, and a generator that generates power using power of the engine, and a motor And a battery configured to be connectable to the generator, a transmission provided between the motor and the output shaft, and a control device for controlling the motor, the generator, and the transmission. The control device drives the motor with pulse width modulation control when the vehicle speed is less than the threshold value, and when the vehicle speed exceeds the threshold value, the output is improved but the controllability is inferior to the pulse width modulation control. To drive the motor. The control device performs battery-less running control in which the battery is disconnected from the motor and the generator and the motor is driven by the electric power generated by the generator when the battery is abnormal. When performing the batteryless travel control, the control device suppresses the execution of the rectangular control by shifting the transmission.
好ましくは、変速機は、低速段と低速段よりも変速比の小さい高速段とのいずれかを形成する。制御装置は、高速段の形成時は低速段の形成時よりもしきい値を大きい値に変更する。制御装置は、バッテリレス走行制御を行なう際、低速段が形成されている場合に高速段への変速を行なう。 Preferably, the transmission forms either a low speed stage or a high speed stage having a lower speed ratio than the low speed stage. The control device changes the threshold value to a larger value when forming the high speed stage than when forming the low speed stage. When the batteryless travel control is performed, the control device shifts to the high speed stage when the low speed stage is formed.
好ましくは、車両は、モータに連結されるリングギヤと、ジェネレータに連結されるサンギヤと、サンギヤおよびリングギヤと係合するピニオンギヤと、エンジンに連結されピニオンギヤを自転可能に支持するキャリアとを含む遊星歯車装置をさらに備える。 Preferably, the vehicle includes a ring gear coupled to the motor, a sun gear coupled to the generator, a pinion gear engaged with the sun gear and the ring gear, and a carrier coupled to the engine and rotatably supporting the pinion gear. Is further provided.
この発明の別の局面に係る車両の制御方法は、エンジンおよびモータの少なくともいずれかの動力を用いて駆動輪に連結された出力軸を回転させて走行する車両の制御方法である。車両は、エンジンの動力を用いて発電するジェネレータと、モータおよびジェネレータに接続可能に構成されたバッテリと、モータと出力軸との間に設けられた変速機と、モータ、ジェネレータおよび変速機を制御する制御装置とを備える。制御方法は、車速がしきい値未満である場合はパルス幅変調制御でモータを駆動し、車速がしきい値を超える場合はパルス幅変調制御よりも出力は向上するが制御性は劣る矩形制御でモータを駆動するステップと、バッテリの異常時に、バッテリをモータおよびジェネレータから切り離し、ジェネレータが発電した電力でモータを駆動させるバッテリレス走行制御を行なうステップと、バッテリレス走行制御を行なう際、変速機の変速を行なうことで矩形制御の実行を抑制するステップとを含む。 A vehicle control method according to another aspect of the present invention is a control method for a vehicle that travels by rotating an output shaft connected to drive wheels using at least one of an engine and a motor. The vehicle controls a generator that generates power using engine power, a motor and a battery configured to be connectable to the generator, a transmission provided between the motor and the output shaft, and the motor, the generator, and the transmission. And a control device. As for the control method, when the vehicle speed is less than the threshold value, the motor is driven by pulse width modulation control. When the vehicle speed exceeds the threshold value, the output is improved but the controllability is inferior to the pulse width modulation control. The step of driving the motor in step, the step of performing battery-less running control in which the battery is disconnected from the motor and the generator when the battery is abnormal, and the motor is driven by the power generated by the generator, and the transmission in performing the battery-less running control. The step of suppressing the execution of the rectangular control by performing the gear shift of.
本発明によれば、バッテリレス走行制御中にモータに印加される電圧が不安定となることを抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that the voltage applied to a motor becomes unstable during battery-less driving | running | working control.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1は、本実施の形態に従う車両1の全体ブロック図である。車両1は、エンジン100と、第1MG(Motor Generator)200と、動力分割機構300と、第2MG400と、変速機500と、プロペラ軸(出力軸)560と、PCU(Power Control Unit)600と、バッテリ700と、SMR(System Main Relay)710と、ECU(Electronic Control Unit)1000と、を備える。
FIG. 1 is an overall block diagram of a
エンジン100は、燃料を燃焼させて動力を出力する内燃機関である。エンジン100の動力は動力分割機構300に入力される。
The
動力分割機構300は、エンジン100から入力された動力を、出力軸560への動力と第1MG200への動力とに分割する。
動力分割機構300は、サンギヤ(S)310と、リングギヤ(R)320と、サンギヤ(S)310とリングギヤ(R)320とに噛合するピニオンギヤ(P)340と、ピニオンギヤ(P)340を自転かつ公転自在に保持しているキャリア(C)330とを有する遊星歯車機構である。
キャリア(C)330はエンジン100のクランクシャフトに連結される。サンギヤ(S)310は第1MG200のロータに連結される。リングギヤ(R)320は出力軸560に連結される。
Carrier (C) 330 is connected to the crankshaft of
第1MG200および第2MG400は、交流の回転電機であって、電動機(モータ)としても発電機(ジェネレータ)としても機能する。第2MG400の動力は変速機500に入力される。
The first MG 200 and the second MG 400 are AC rotating electrical machines, and function as both an electric motor (motor) and a generator (generator). The power of second MG 400 is input to
変速機500は、第2MG400の回転速度を変速して出力軸560に伝達する。
変速機500は、一組のラビニョ型遊星歯車機構によって構成されている。すなわち、変速機500は、第1サンギヤ(S1)510と、第2サンギヤ(S2)520と、第1サンギヤ(S1)510に噛合する第1ピニオン(P1)531と、第1ピニオン(P1)531および第2サンギヤ(S2)520に噛合する第2ピニオン(P2)532と、第2ピニオン(P2)532に噛合するリングギヤ(R1)540と、各ピニオン531,532を自転かつ公転自在に保持しているキャリア(C1)550とを有する。したがって、第1サンギヤ(S1)510とリングギヤ(R1)540とは、各ピニオン531,532と共にダブルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成し、また第2サンギヤ(S2)520とリングギヤ(R1)540とは、第2ピニオン(P2)532と共にシングルピニオン型遊星歯車機構に相当する機構を構成している。
The
The
キャリア(C1)550は、出力軸560に連結される。第2サンギヤ(S)520は、第2MG400のロータに連結される。
The carrier (C1) 550 is coupled to the
さらに、変速機500には、第1サンギヤ(S1)510を選択的に固定するB1ブレーキ561と、リングギヤ(R1)540を選択的に固定するB2ブレーキ562とが設けられている。
Further, the
B1ブレーキ561は、変速機500のケース側に固定された摩擦材と第1サンギヤ(S1)510側に固定された摩擦材との摩擦力によって係合力を生じる。B2ブレーキ562は、変速機500のケース側に固定された摩擦材とリングギヤ(R1)540側に固定された摩擦材との摩擦力によって係合力を生じる。これらのブレーキ561,562は、ECU1000からの制御信号に応じた油圧を出力する変速用油圧回路(図示せず)に接続されており、この変速用油圧回路から出力される油圧によって係合されたり解放されたりする。
The
B1ブレーキ561を係合して第1サンギヤ(S1)510を固定するとともに、B2ブレーキ562を解放してリングギヤ(R1)540を固定しない場合には、変速機500の変速段が高速段Hiとなる。一方、B2ブレーキ562を係合してリングギヤ(R1)540を固定するとともに、B1ブレーキ561を解放して第1サンギヤ(S1)510を固定しない場合には、変速機500の変速段が高速段Hiより変速比の大きい低速段Loとなる。なお、変速比は、変速機500の出力軸回転速度(=出力軸560の回転速度Np)に対する入力軸回転速度(=第2MG回転速度Nm2)の比である。
When the first sun gear (S1) 510 is fixed by engaging the
出力軸560は、動力分割機構300を介して伝達されるエンジン100の動力および変速機500を介して伝達される第2MG400の動力の少なくともいずれかの動力によって回転する。出力軸560の回転力は減速機を介して左右の駆動輪82に伝達される。これにより、車両1が走行される。
図2は、動力分割機構300および変速機500の共線図を示す。
動力分割機構300が上述のように構成されることによって、サンギヤ(S)310の回転速度(=第1MG回転速度Nm1)、キャリア(C)330の回転速度(=エンジン回転速度Ne)、リングギヤ(R)320の回転速度は、動力分割機構300の共線図上で直線で結ばれる関係(いずれか2つの回転速度が決まれば残りの回転速度も決まる関係)になる。
FIG. 2 shows an alignment chart of
By configuring the
また、変速機500が上述のように構成されることによって、第1サンギヤ(S1)510の回転速度、リングギヤ(R1)540の回転速度、キャリア(C1)550の回転速度、第2サンギヤ(S2)520の回転速度(=第2MG回転速度Nm2)は、変速機500の共線図上で直線で結ばれる関係(いずれか2つの回転速度が決まれば残りの2つの回転速度も決まる関係)になる。
Further, by configuring the
変速機500のキャリア(C1)550は出力軸560に接続されているため、キャリア(C1)550の回転速度は出力軸560の回転速度(すなわち車速V)と一致する。また、動力分割機構300のリングギヤ(R)320も出力軸560に接続されているため、リングギヤ(R)320の回転速度も出力軸560の回転速度(すなわち車速V)と一致する。
Since the carrier (C1) 550 of the
低速段Loでは、B2ブレーキ562が係合されてリングギヤ(R1)540が固定されるので、リングギヤ(R1)540の回転速度が0となる。また、高速段Hiでは、B1ブレーキ561が係合されて第1サンギヤ(S1)510が固定されるので、第1サンギヤ(S1)510の回転速度が0となる。したがって、第2MG回転速度Nm2が同じである場合には、図2に示すように、高速段Hiの共線(一点鎖線)と低速段Loの共線(実線)との関係により、高速段Hi形成時の車速Vは低速段Lo形成時の車速Vよりも高くなる。逆に、車速Vが同じである場合には、図2に示すように、高速段Hiの共線(二点鎖線)と低速段Loの共線(実線)との関係により、高速段Hi形成時の第2MG回転速度Nm2は低速段Lo形成時の第2MG回転速度Nm2よりも低くなる。
At the low speed stage Lo, the
図1に戻って、PCU600は、バッテリ700から供給される高電圧の直流電力を交流電力に変換して第1MG200および/または第2MG400に出力する。これにより、第1MG200および/または第2MG400が駆動される。また、PCU600は、第1MG200および/または第2MG400によって発電される交流電力を直流電力に変換してバッテリ700へ出力する。これにより、バッテリ700が充電される。
Returning to FIG. 1,
バッテリ700は、第1MG200および/または第2MG400を駆動するための高電圧(たとえば200V程度)の直流電力を蓄える二次電池である。バッテリ700は、代表的にはニッケル水素やリチウムイオンを含んで構成される。なお、バッテリ700に代えて、大容量のキャパシタも採用可能である。
SMR710は、バッテリ700とPCU600を含む電気システムとの接続状態を切り替えるためのリレーである。
The
ECU1000には、エンジン回転速度センサ10、出力軸回転速度センサ15、レゾルバ21,22、アクセルポジションセンサ31などが接続される。エンジン回転速度センサ10は、エンジン回転速度Ne(エンジン100のの回転速度)を検出する。出力軸回転速度センサ15は、出力軸560の回転速度Npを車速Vとして検出する。レゾルバ21,22は、それぞれ第1MG回転速度Nm1(第1MG200の回転速度)、第2MG回転速度Nm2(第2MG400の回転速度)を検出する。アクセルポジションセンサ31は、アクセルペダル操作量A(ユーザによるアクセルペダルの操作量)を検出する。これらの各センサは検出結果をECU1000に出力する。
The
ECU1000は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行する。ECU1000は、演算処理の結果に基づいて車両1に搭載される各機器を制御する。
図3は、第1MG200,第2MG400を駆動制御するための電気システムの回路図である。この電気システムは、第1MG200、第2MG400、PCU600、バッテリ700、SMR710、ECU1000で構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram of an electric system for driving and controlling
SMR710がオフ状態であると、バッテリ700は電気システムから切り離される。SMR710がオン状態であると、バッテリ700が電気システムに接続される。SMR710は、ECU1000からの制御信号に応じて制御(オンオフ)される。たとえば、ユーザが運転開始のための操作を行うことによって電気システムの起動を要求すると、ECU1000は、SMR710をオンさせる。
When
PCU600は、コンバータ610、インバータ620,630を含む。
コンバータ610は、リアクトルおよび2つのスイッチング素子によって構成される、一般的な昇圧チョッパ回路の構成を有する。各スイッチング素子には、逆並列ダイオードが接続される。
インバータ620,630は、コンバータ610に対して互いに並列に接続される。
インバータ620は、コンバータ610と第1MG200との間に接続される。インバータ620は、U相アーム、V相アームおよびW相アームを含む。U相アーム、V相アームおよびW相アームは並列に接続される。U相アーム、V相アームおよびW相アームは、それぞれ、直列に接続された2つスイッチング素子(上アームおよび下アーム)を有する。各スイッチング素子には逆並列ダイオードが設けられている。
インバータ630は、コンバータ610と第2MG400との間に接続される。インバータ630は、インバータ620と同様に、一般的な三相インバータの構成を有する。すなわち、インバータ630は、3相(U相、V相、W相)分の上下アームと、各アームに設けられる逆並列ダイオードとを含む。
コンバータ610とインバータ620,630との間の電力線54上の直流電圧(以下、「システム電圧VH」ともいう)は、電圧センサ180により検出される。電圧センサ180の検出結果は、ECU1000に出力される。
A DC voltage (hereinafter also referred to as “system voltage VH”) on
コンバータ610は、システム電圧VHと、バッテリ700の電圧Vbとの間で、双方向の直流電圧変換を実行する。バッテリ700から放電された電力を第1MG200もしくは第2MG400に供給する際、電圧がコンバータ610により昇圧される。逆に、第1MG200もしくは第2MG400により発電された電力をバッテリ700に充電する際、電圧がコンバータ610により降圧される。
インバータ620は、システム電圧VHをスイッチング素子のオンオフにより交流電圧に変換する。変換された交流電圧は、第1MG200に供給される。また、インバータ620は、第1MG200が発電した交流電力を直流電力に変換する。
同様に、インバータ630は、システム電圧VHを交流電圧に変換して、第2MG400に供給する。また、インバータ630は、第2MG400が発電した交流電力を直流電力に変換する。
Similarly,
このように、コンバータ610とインバータ620,630とを電気的に接続する電力線54は、各インバータ620,630が共用する正極母線および負極母線として構成される。電力線54は、第1MG200および第2MG400の双方と電気的に接続されるので、第1MG200,第2MG400の一方で発電される電力を他方で消費することができる。
Thus,
したがって、SMR710がオン状態となりバッテリ700が電気システムに接続された状態では、バッテリ700は、第1MG200,第2MG400のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。逆に、SMR710がオフ状態となりバッテリ700が電気システムから切り離された状態では、バッテリ700を電力バッファとして用いることができないため、第1MG200,第2MG400により電力収支のバランスをとる必要がある。
Therefore, in a state where
ECU1000は、インバータ620,630のスイッチング動作を制御することによって、それぞれ第1MG200,第2MG400を駆動制御する。具体的には、ECU1000は、アクセルペダル操作量Aや車速Vに応じて第1MGトルク指令値T1comおよび第2MGトルク指令値T2comを設定し、第1MG200の実トルクおよび第2MG400の実トルクがそれぞれ第1MGトルク指令値T1com、第2MGトルク指令値T2comに合致するように、インバータ620,630へのスイッチング制御信号を出力する。
図4は、第2MG400の制御モード(すなわちインバータ630の制御モード)を概略的に説明する図である。本実施の形態による車両1では、インバータ630の制御モードを、PWM制御モードおよび矩形制御モードのいずれかに切替える。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the control mode of second MG 400 (that is, the control mode of inverter 630). In
PWM制御モードでは、正弦波PWM制御および過変調PWM制御のいずれかの制御が行なわれる。 In the PWM control mode, either sine wave PWM control or overmodulation PWM control is performed.
正弦波PWM制御は、一般的なPWM制御方式として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子の開閉を、正弦波状の電圧指令値と搬送波(キャリア信号)との電圧比較に従って制御する。この結果、一定期間内でインバータ630から第2MG400へ出力される線間電圧(以下、単に「インバータ出力電圧」ともいう)の基本波成分が擬似的な正弦波となる。周知のように、正弦波PWM制御では、この基本波成分振幅をインバータ入力電圧の0.61倍程度までしか高めることができない(変調率を0.61までしか高めることができない)。
The sine wave PWM control is used as a general PWM control method, and controls the opening and closing of the switching element in each phase arm according to a voltage comparison between a sine wave voltage command value and a carrier wave (carrier signal). As a result, the fundamental wave component of the line voltage (hereinafter also simply referred to as “inverter output voltage”) output from the
過変調PWM制御は、搬送波の振幅を縮小するように歪ませた上で上記正弦波PWM制御と同様のPWM制御を行なうものである。この結果、変調率を0.61〜0.78の範囲まで高めることができる。 The overmodulation PWM control performs PWM control similar to the sine wave PWM control after distorting the carrier wave so as to reduce the amplitude. As a result, the modulation rate can be increased to a range of 0.61 to 0.78.
一方、矩形制御モードでは、矩形制御が行なわれる。矩形制御では、上記一定期間内に1回のペースでスイッチング動作が行われる。その結果、上記一定期間内のインバータ出力電圧は1パルス分の矩形波電圧となる。これにより、矩形制御は、PWM制御に比べて、制御精度(制御応答性)が劣る一方、変調率を0.78まで高めることができモータ出力を高めることが可能である。 On the other hand, in the rectangular control mode, rectangular control is performed. In the rectangular control, the switching operation is performed at a single pace within the predetermined period. As a result, the inverter output voltage within the predetermined period becomes a rectangular wave voltage for one pulse. Thereby, rectangular control is inferior to PWM control in control accuracy (control responsiveness), while the modulation rate can be increased to 0.78 and the motor output can be increased.
これらの制御モードの特性の相違を考慮し、ECU1000は、車両駆動トルク(出力軸560の駆動トルク)および車速V(出力軸560の回転速度Np、すなわち第2MG回転速度Nm2)で決まる車両動作点が属する領域に応じて制御モードを選択する。
Considering the difference in the characteristics of these control modes, the
図5は、車両動作点と第2MG400(インバータ630)の制御モードとの対応関係を示す図である。概略的には、制御境界ラインLよりも低回転速度側の領域A1ではトルク変動を小さくするために比較的制御性のよいPWM制御モードが選択され、制御境界ラインLよりも高回転速度側の領域A2では第2MG400の出力を向上させるために矩形制御モードが選択される。
FIG. 5 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the vehicle operating point and the control mode of the second MG 400 (inverter 630). Schematically, in the region A1 on the lower rotational speed side than the control boundary line L, a PWM control mode with relatively good controllability is selected in order to reduce the torque fluctuation, and on the higher rotational speed side than the control boundary line L. In the area A2, the rectangular control mode is selected in order to improve the output of the
本実施の形態においては、制御境界ラインLが高速段Hi形成時と低速段Lo形成時とで異なる値に設定される。すなわち、上述の図2に示したように、車速Vが同じである場合には、高速段Hi形成時のほうが低速段Lo形成時よりも第2MG回転速度Nm2が低くなる。この点を考慮し、ECU1000は、低速段Lo形成時の制御境界ラインL1よりも高速段Hi形成時の制御境界ラインL2を高車速側に設定する。これにより、低速段Lo形成時よりも高速段Hi形成時のほうが矩形制御モードに移行され難くなる。
In the present embodiment, the control boundary line L is set to a different value when the high speed stage Hi is formed and when the low speed stage Lo is formed. That is, as shown in FIG. 2 described above, when the vehicle speed V is the same, the second MG rotation speed Nm2 is lower when the high speed stage Hi is formed than when the low speed stage Lo is formed. Considering this point, the
次に、バッテリレス走行制御について説明する。ECU1000は、バッテリ700に異常が発生して充放電が禁止されると、SMR710をオフ状態としてバッテリ700を電気システムから切り離した状態で車両1を走行させるフェールセーフ制御を行なう。このフェールセーフ制御が「バッテリレス走行制御」である。
Next, batteryless travel control will be described. When an abnormality occurs in
バッテリレス走行制御時には、バッテリ700を電力バッファとして使用することができないため、第1MG200,第2MG400により電力収支のバランスをとる必要がある。すなわち、バッテリレス走行制御での走行時には、第1MG200で発電した電力で第2MG400を駆動させる必要があり、第1MG200の発電量と第2MG400の消費電力量とを同じ値に制御する必要がある。
At the time of batteryless travel control, the
図6は、バッテリレス走行制御時のECU1000の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of
S10にて、ECU1000は、アクセルペダル操作量Aおよび車速Vに応じて、車両要求トルクTreqを算出する。たとえば、ECU1000は、アクセルペダル操作量Aおよび車速Vと車両要求トルクTreqとの対応関係を定めたマップを予め記憶しておき、このマップを用いて実際のアクセルペダル操作量Aおよび車速Vに対応する車両要求トルクTreqを算出する。
In S10,
S11にて、ECU1000は、車両要求トルクTreqからエンジン要求パワーPereqを算出する。より具体的には、ECU1000は、車両要求トルクTreqと出力軸回転速度Npとの積(=車両要求パワー)をエンジン要求パワーPereqとして算出する。
In S11,
S12にて、ECU1000は、エンジン要求パワーPereqを満たすエンジン回転速度目標値Nereqおよびエンジントルク目標値Tereqを算出する。たとえば、ECU1000は、エンジン回転速度NeおよびエンジントルクTeで決まる最適エンジン動作ラインを予め設定しておき、この最適エンジン動作ラインを用いて、エンジン要求パワーPereqを満たすエンジン回転速度目標値Nereqおよびエンジントルク目標値Tereqを算出する。
In S12,
S13にて、ECU1000は、エンジン要求パワーPereqおよびエンジン回転速度目標値NereqからエンジントルクTeの反力を受け持つ第1MGトルク目標値T1reqを算出する。動力分割機構300のプラネタリギヤ比を「ρ」とすると、第1MGトルクT1とエンジントルクTeとの間には力学的関係からT1=ρ/(1+ρ)×Teで示す関係式が成立する。エンジントルクTeはエンジンパワーPeをエンジン回転速度Neで割った値であるため、ECU1000は、下記の式(1)を用いて第1MGトルク目標値T1reqを算出する。
In S13,
T1req=ρ/(1+ρ)×Tereq=ρ/(1+ρ)×(Pereq/Nereq) ・・・(1)
なお、バッテリレス走行制御中は、第1MG200を発電状態とするために、第1MGトルク目標値T1reqは負(T1req<0)の値にされる。
T1req = ρ / (1 + ρ) × Tereq = ρ / (1 + ρ) × (Pereq / Nereq) (1)
During batteryless travel control, first MG torque target value T1req is set to a negative value (T1req <0) in order to place
S14にて、ECU1000は、第1MG目標パワー(=第1MG200の発電量の目標値)と第2MG目標パワー(=第2MG400の電力消費量の目標値)とが同じ値となるように、第2MGトルク目標値T2reqを算出する。具体的には、ECU1000は、下記の式(2)を用いて第2MGトルク目標値T2reqを算出する。
At S14,
T2req=(T1req×Nm1)/Nm2 ・・・(2)
S15にて、ECU1000は、算出されたエンジントルク目標値Tereq、第1MGトルク目標値T1req、第2MGトルク目標値T2reqをそれぞれエンジントルク指令値Tecom、第1MGトルク指令値T1com、第2MGトルク指令値T2comに設定する。
T2req = (T1req × Nm1) / Nm2 (2)
In S15,
このように、バッテリレス走行制御時には、第1MG200、第2MG400により電力収支のバランスをとるため、第1MG200の発電量と第2MG400の電力消費量とが同じ値となるように各トルク指令値が設定される。しかし、第2MG400の制御モードが比較的制御性の劣る矩形制御モードに切り替えられると、第2MGトルクT2の制御精度が悪化し、結果的に第1MG200の発電量と第2MG400電力消費量とが一致せず、インバータ出力電圧が不安定となってしまうおそれがある。
As described above, during the battery-less running control, in order to balance the power balance by the
特に、インバータ出力電圧が不安定となるのは、車両要求パワーが急に変化するようなパターン、代表的には高車速でアクセルオン(アクセルペダル操作量A>0)とアクセルオフ(アクセルペダル操作量A=0)とが繰り返されるようなパターンである。アクセルがオンされると、第1MG200の発電量(=第2MG400の出力パワー)を増加させるために第1MG200の負トルクが増加される。この第1MG200の負トルク増加によるエンジン回転速度Neの低下を防止すべくエンジントルクTeが増加されるが、実際にはエンジン100の制御遅れによって一時的にエンジン回転速度Neが低下してしまう。このエンジン回転速度Neの一時的な低下に伴って第1MG回転速度Nm1も一時的に低下してしまう(図2の共線図参照)。これにより第1MG200の発電量が低下するため、電力収支のバランスを図るためには第1MG200の発電量が低下した分だけ第2MG400の出力パワーを低下させる必要が生じるが、比較的制御性の劣る矩形制御モードでは第2MG400の出力パワーの低下に遅れが生じてシステム電圧VHが低下してしまい、その結果、インバータ出力電圧が低下してしまう。したがって、高車速でアクセルオンとアクセルオフとが繰り返されると、インバータ出力電圧の低下が繰り返されて不安定となる。システム電圧VHが所定値以下となるとインバータ620,630をシャットダウン状態(停止状態)にするフェールセーフが実施される車両においては、システム電圧VHの低下によって車両走行が継続できなくなってしまうおそれがある。
In particular, the inverter output voltage becomes unstable because the required vehicle power changes abruptly. Typically, the accelerator is on (accelerator pedal operation amount A> 0) and the accelerator is off (accelerator pedal operation) at a high vehicle speed. (Amount A = 0) is repeated. When the accelerator is turned on, the negative torque of the
そこで、本実施の形態では、バッテリレス走行制御に移行された時点で低速段Loが形成されている場合は高速段Hiに変速することで、バッテリレス走行制御中に矩形制御に移行され難くしてインバータ出力電圧が不安定となることを防止する。この点が本実施の形態の最も特徴的な点である。 Therefore, in the present embodiment, when the low speed stage Lo is formed at the time of shifting to the battery-less traveling control, shifting to the high speed stage Hi makes it difficult to shift to the rectangular control during the batteryless traveling control. This prevents the inverter output voltage from becoming unstable. This is the most characteristic point of the present embodiment.
図7は、バッテリレス走行制御中に車速制限を行なう際のECU1000の機能ブロック図である。図7に示した各機能ブロックは、ハードウェアによって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
FIG. 7 is a functional block diagram of
ECU1000は、要求判定部1010、バッテリレス走行制御部1020、変速部1030を含む。
要求判定部1010は、バッテリレス走行制御への移行要求があるか否かを判定する。たとえば、要求判定部1010は、バッテリ700の監視装置(図示せず)からバッテリ700の状態(電流、電圧、温度、充電状態など)を取得し、取得されたバッテリ700の状態が異常状態である場合、バッテリレス走行制御への移行要求があると判定する。
The
バッテリレス走行制御部1020は、バッテリレス走行制御への移行要求がない場合は通常制御を行ない、バッテリレス走行制御への移行要求がある場合はバッテリレス走行制御を行なう。
The batteryless
変速部1030は、バッテリレス走行制御への移行要求がある場合、変速機500の変速段が低速段Loであるか否かを判定し、低速段Loである場合は、高速段Hiへの変速を行なう。これにより、バッテリレス走行制御に移行されると同時に低速段Loから高速段Hiへの変速が行われる。そのため、バッテリレス走行制御中においは、制御境界ラインLが低速段Lo形成時の制御境界ラインL1よりも高車速側に設定された高速段Hi形成時の制御境界ラインL2が選択されることになる(図5参照)。その結果、矩形制御モードに移行され難くなり、インバータ出力電圧が不安定となることを防止することができる。
The
図8は、上述の機能を実現するためのECU1000の処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of
S20にて、ECU1000は、バッテリレス走行制御への移行要求があるか否かを判定する。バッテリレス走行制御への移行要求がない場合(S20にてNO)、ECU1000は、処理を終了させる。
In S20,
バッテリレス走行制御への移行要求がある場合(S20にてYES)、ECU1000は、S21にて車両要求トルクTreqを「0」とし、S22にて全ゲート遮断(PCU600の全スイッチング素子をオフ状態にする処理)を行ない、S23にてSMR遮断(SMR710をオフ状態にしてバッテリ700を電気システムから切り離す処理)を行なう。
If there is a request to shift to battery-less travel control (YES in S20),
S24にて、ECU1000は、変速機500の変速段が低速段Loであるか否かを判定する。
In S24,
低速段Loである場合(S24にてYES)、ECU1000は、S25にて低速段Loから高速段Hiへの変速を行なうように変速機500を制御した後、処理をS26に移す。一方、高速段Hiである場合(S24にてNO)、ECU1000は、S25の処理を行なうことなく処理をS26に移す。
If it is the low speed Lo (YES in S24), the
S26にて、ECU1000は、S22にて全ゲート許可(全ゲート遮断を解除する処理)を行なう。
At S26,
S27にて、ECU1000は、車両要求トルクTreqを「0」から本来の値に復帰させる。なお、車両要求トルクTreqの復帰にはたとえばレート処理(変化率を制限する処理)を施すようにしてもよい。
In S27,
以上のように、本実施の形態においては、バッテリレス走行制御に移行された時点で低速段Loが形成されている場合は高速段Hiに変速する。これにより、バッテリレス走行制御中に矩形制御に移行され難くしてインバータ出力電圧が不安定となることを防止することができ、安定的な退避走行を実現することができる。 As described above, in the present embodiment, when the low speed stage Lo is formed at the time of shifting to the batteryless travel control, the speed is changed to the high speed stage Hi. As a result, it is possible to prevent the inverter output voltage from becoming unstable because it is difficult to shift to the rectangular control during the battery-less travel control, and it is possible to realize a stable retreat travel.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 車両、10 エンジン回転速度センサ、15 出力軸回転速度センサ、21,22 レゾルバ、31 アクセルポジションセンサ、54 電力線、82 駆動輪、100 エンジン、180 電圧センサ、200 第1MG、300 動力分割機構、400 第2MG、500 変速機、560 出力軸、531,532 ピニオン、561,562 ブレーキ、600 PCU、610 コンバータ、620,630 インバータ、700 バッテリ、1000 ECU、1010 要求判定部、1020 バッテリレス走行制御部、1030 変速部。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記エンジンの動力を用いて発電するジェネレータと、
前記モータおよび前記ジェネレータに接続可能に構成されたバッテリと、
前記モータと前記出力軸との間に設けられ、低速段と前記低速段よりも変速比の小さい高速段とのいずれかを形成する変速機と、
前記モータ、前記ジェネレータおよび前記変速機を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、車速がしきい値未満である場合はパルス幅変調制御で前記モータを駆動し、車速が前記しきい値を超える場合は前記パルス幅変調制御よりも出力は向上するが制御性は劣る矩形制御で前記モータを駆動し、
前記制御装置は、前記変速機において前記高速段が形成されている時は前記低速段が形成されている時よりも前記しきい値を大きい値に変更し、
前記制御装置は、前記バッテリの異常時に、前記バッテリを前記モータおよび前記ジェネレータから切り離し、前記ジェネレータが発電した電力で前記モータを駆動させるバッテリレス走行制御を行ない、
前記制御装置は、前記バッテリレス走行制御を行なう際、前記変速機において前記低速段が形成されている場合に前記高速段への変速を行なうことで前記矩形制御の実行を抑制する、車両。 A vehicle that travels by rotating an output shaft connected to drive wheels using at least one of the power of an engine and a motor,
A generator for generating electric power using the power of the engine;
A battery configured to be connectable to the motor and the generator;
A transmission which is provided between the motor and the output shaft and forms either a low speed stage and a high speed stage having a lower speed ratio than the low speed stage ;
A controller for controlling the motor, the generator, and the transmission;
The control device drives the motor by pulse width modulation control when the vehicle speed is less than a threshold value, and when the vehicle speed exceeds the threshold value, the output is improved than the pulse width modulation control, but the controllability Drives the motor with inferior rectangular control,
The control device changes the threshold value to a larger value when the high speed stage is formed in the transmission than when the low speed stage is formed,
The control device, when the battery is abnormal, disconnects the battery from the motor and the generator, and performs battery-less travel control for driving the motor with electric power generated by the generator,
The control device suppresses execution of the rectangular control by performing a shift to the high speed stage when the low speed stage is formed in the transmission when performing the batteryless travel control.
前記車両は、
前記エンジンの動力を用いて発電するジェネレータと、
前記モータおよび前記ジェネレータに接続可能に構成されたバッテリと、
前記モータと前記出力軸との間に設けられ、低速段と前記低速段よりも変速比の小さい高速段とのいずれかを形成する変速機と、
前記モータ、前記ジェネレータおよび前記変速機を制御する制御装置とを備え、
前記制御方法は、
車速がしきい値未満である場合はパルス幅変調制御で前記モータを駆動し、車速が前記しきい値を超える場合は前記パルス幅変調制御よりも出力は向上するが制御性は劣る矩形制御で前記モータを駆動するステップと、
前記変速機において前記高速段が形成されている時は前記低速段が形成されている時よりも前記しきい値を大きい値に変更するステップと、
前記バッテリの異常時に、前記バッテリを前記モータおよび前記ジェネレータから切り離し、前記ジェネレータが発電した電力で前記モータを駆動させるバッテリレス走行制御を行なうステップと、
前記バッテリレス走行制御を行なう際、前記変速機において前記低速段が形成されている場合に前記高速段への変速を行なうことで前記矩形制御の実行を抑制するステップとを含む、車両の制御方法。 A method for controlling a vehicle that travels by rotating an output shaft coupled to a drive wheel using at least one of the power of an engine and a motor,
The vehicle is
A generator for generating electric power using the power of the engine;
A battery configured to be connectable to the motor and the generator;
A transmission which is provided between the motor and the output shaft and forms either a low speed stage and a high speed stage having a lower speed ratio than the low speed stage ;
A controller for controlling the motor, the generator, and the transmission;
The control method is:
When the vehicle speed is less than the threshold value, the motor is driven by pulse width modulation control. When the vehicle speed exceeds the threshold value, the output is improved compared to the pulse width modulation control but the controllability is inferior. Driving the motor;
When the high speed stage is formed in the transmission, changing the threshold value to a value larger than when the low speed stage is formed;
When the battery is abnormal, the battery is disconnected from the motor and the generator, and batteryless travel control is performed to drive the motor with the power generated by the generator;
The vehicle- less travel control, including the step of suppressing the execution of the rectangular control by performing a shift to the high-speed stage when the low-speed stage is formed in the transmission. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011246481A JP5767083B2 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Vehicle and vehicle control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011246481A JP5767083B2 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Vehicle and vehicle control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013103512A JP2013103512A (en) | 2013-05-30 |
JP5767083B2 true JP5767083B2 (en) | 2015-08-19 |
Family
ID=48623426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011246481A Active JP5767083B2 (en) | 2011-11-10 | 2011-11-10 | Vehicle and vehicle control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5767083B2 (en) |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007267514A (en) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Hitachi Ltd | Electric four-wheel drive vehicle and electric motor for use therein |
JP5125093B2 (en) * | 2006-12-19 | 2013-01-23 | 日産自動車株式会社 | Vehicle motor control apparatus and vehicle motor control method |
JP4264843B2 (en) * | 2007-03-30 | 2009-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for hybrid vehicle |
JP4424428B2 (en) * | 2008-03-18 | 2010-03-03 | トヨタ自動車株式会社 | Electric motor drive control device, vehicle including the same, and electric motor drive control method |
JP5120202B2 (en) * | 2008-10-27 | 2013-01-16 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for vehicle power transmission device |
JP2010183673A (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Toyota Motor Corp | Vehicle driving device |
JP2010200582A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-09 | Toyota Motor Corp | Vehicle |
-
2011
- 2011-11-10 JP JP2011246481A patent/JP5767083B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013103512A (en) | 2013-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6009757B2 (en) | Vehicle and vehicle control method | |
JP2013103516A (en) | Vehicle and control method for vehicle | |
US8718854B2 (en) | Electrically-powered vehicle and method for controlling the same | |
JP2013203116A (en) | Hybrid vehicle and method for controlling the same | |
US9555799B2 (en) | Control device for hybrid vehicle, hybrid vehicle provided with same, and control method for hybrid vehicle | |
JP5673849B2 (en) | Electric vehicle and control method thereof | |
JP2017087840A (en) | Hybrid vehicle | |
WO2013051152A1 (en) | Voltage conversion device control device and method | |
US9963142B2 (en) | Driving device for vehicle | |
JP2013207833A (en) | Hybrid vehicle and method for controlling the same | |
JP6330834B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP2013207831A (en) | Electric vehicle | |
JP6344338B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP2013103514A (en) | Vehicle and control method for the same | |
JP5758778B2 (en) | Vehicle and vehicle control method | |
JP5824824B2 (en) | Electric vehicle and control method thereof | |
JP5767083B2 (en) | Vehicle and vehicle control method | |
JP2013180647A (en) | Vehicle | |
JP6455379B2 (en) | Hybrid vehicle | |
JP5696498B2 (en) | Hybrid vehicle and control method thereof | |
JP5136205B2 (en) | POWER OUTPUT DEVICE, ITS CONTROL METHOD, AND VEHICLE | |
JP2017114209A (en) | Hybrid vehicle | |
JP5741030B2 (en) | Hybrid vehicle and control method thereof | |
JPWO2013051152A1 (en) | Control device and control method for voltage converter | |
JP2017127126A (en) | Hybrid vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140106 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140918 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20141111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141128 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150618 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5767083 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |