JP5817429B2 - Vehicle control device - Google Patents
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Description
本発明は、走行駆動用の原動機(駆動力源)として少なくとも電動機を備えた車両に装備される車両用制御装置に関し、特にその原動機のエネルギ消費量を抑える制御を実行する車両用制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle control device that is mounted on a vehicle that includes at least an electric motor as a driving motor (driving force source) for traveling driving, and more particularly to a vehicle control device that executes control for suppressing energy consumption of the motor.
近時、走行駆動用の原動機として少なくとも電動機を備えた車両、例えば電動機を搭載した電気自動車や、電動機と内燃機関を搭載したハイブリッド電気自動車(以下、ハイブリッド車両という)が、普及して来ている。また、ハイブリッド車両には、発電機と電動機を搭載したものや、発電可能な電動機(発電電動機)を登載したものがある。 Recently, vehicles equipped with at least an electric motor as a driving motor for driving, for example, an electric vehicle equipped with an electric motor, and a hybrid electric vehicle equipped with an electric motor and an internal combustion engine (hereinafter referred to as a hybrid vehicle) have become widespread. . Some hybrid vehicles have a generator and an electric motor, and others have a generator capable of generating electricity (a generator motor).
このような車両においては、アクセルペダル等による運転者の要求パワー(要求出力)に応じて、さらには安全性や運転負荷の軽減、エネルギ消費量の低減等のために付加される各種制御装置からの要求に従って、電動機出力、発電機の発電量、内燃機関の出力等を制御して、走行駆動車輪側への伝達動力(駆動トルクおよび回転数)を変化させるようになっている。 In such a vehicle, according to the driver's required power (required output) by an accelerator pedal or the like, from various control devices added for safety, reduction of driving load, reduction of energy consumption, etc. In accordance with the above requirements, the motor output, the amount of power generated by the generator, the output of the internal combustion engine, and the like are controlled to change the transmission power (drive torque and rotation speed) to the traveling drive wheel side.
従来のこの種の車両用制御装置としては、例えば、ハイブリッド駆動ユニットの発電可能な電動機を高効率動作点で使用するために、その電動機に発電モードで車両電気系統の電力消費量よりも大きな電力を出力させてバッテリに充電する高負荷運転状態と、バッテリから車両電気系統に電力供給させながら発電を停止させる運転停止状態とを、周期的に繰り返すようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional vehicle control device of this type, for example, in order to use an electric motor capable of generating electric power of a hybrid drive unit at a high-efficiency operating point, electric power larger than the electric power consumption of the vehicle electric system is generated in the electric motor in the electric power generation mode. Is known that periodically repeats a high-load operation state in which the battery is output and the battery is charged and an operation stop state in which power generation is stopped while power is supplied from the battery to the vehicle electrical system (for example, Patent Document 1).
また、定常走行中に経済性を優先する低燃費走行モードが選択された状態で、電動機での運転が可能な場合に、バッテリ充電状態(SOC)に応じて内燃機関と電動機を交互に動作させるようにしたものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, when a fuel-efficient driving mode that gives priority to economy is selected during steady driving and the motor can be operated, the internal combustion engine and the motor are alternately operated according to the battery charge state (SOC). What was made is known (for example, refer patent document 2).
さらに、燃費優先モード下における車両全体のエネルギ効率を高めるべく、電動機とそれにより始動される内燃機関とを含む回転系の回転数変化に起因して車輪駆動軸に作用する始動時慣性トルクを、電動機から出力によってキャンセルするようにしたものも知られている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, in order to increase the energy efficiency of the entire vehicle under the fuel efficiency priority mode, the starting inertia torque acting on the wheel drive shaft due to the rotational speed change of the rotating system including the electric motor and the internal combustion engine started thereby is There is also known one that cancels by output from an electric motor (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、発電モードの電動機で高負荷運転と運転停止とを繰り返すような従来の車両用制御装置にあっては、電動機モードの電動機で高負荷運転と運転停止とを繰り返すことによってエネルギ消費量を抑えた走行駆動制御を実行することも考えられるが、例えば下り坂のような低出力要求の運転状態下ではそのような制御ができない。すなわち、このような従来の車両用制御装置にあっては、電動機のエネルギ消費量の低減に有効な制御を実行しようとしても、車速変化や走行条件の変化(例えば、登坂路や下り坂)に十分に対応できないために、特定の車両走行条件下でしか実行できないものとなっていた。そのため、車両の走行状態に応じた経済的な走行駆動制御を広い動作領域で実行できず、電動機を搭載した車両における電力消費量や燃料消費量(単位走行距離当りのエネルギ消費量)を十分に低下させることができないという問題があった。 However, in a conventional vehicle control device that repeats high load operation and operation stop with a motor in power generation mode, energy consumption is suppressed by repeating high load operation and operation stop with a motor in motor mode. Although it is conceivable to execute the travel drive control, such control cannot be performed under an operation state requiring a low output such as a downhill. That is, in such a conventional vehicle control device, even if it is attempted to execute control that is effective for reducing the energy consumption of the electric motor, the vehicle speed change and the change of the running condition (for example, uphill road or downhill) Since it was not able to respond sufficiently, it could only be executed under certain vehicle driving conditions. Therefore, economical travel drive control according to the travel state of the vehicle cannot be executed in a wide operating range, and the power consumption and fuel consumption (energy consumption per unit travel distance) in the vehicle equipped with the electric motor are sufficiently There was a problem that it could not be lowered.
また、低燃費走行モードで内燃機関と電動機を交互に動作させるような従来の車両用制御装置にあっても、低燃費走行モードが選択された状態において、電力消費量や燃料消費量を十分に低下させるために車速の変化や走行状態の変化を考慮した低燃費運転が十分になされているとはいえなかった。 Even in a conventional vehicle control device that alternately operates the internal combustion engine and the electric motor in the low fuel consumption travel mode, the power consumption and the fuel consumption are sufficiently reduced in the state where the low fuel consumption travel mode is selected. In order to reduce this, it cannot be said that fuel-efficient driving considering changes in vehicle speed and driving conditions has been sufficiently performed.
そこで、本発明は、車両の走行状態に応じてエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、電動機を搭載した車両における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can automatically support driving with low energy consumption according to the running state of the vehicle, and can sufficiently reduce power consumption and fuel consumption in a vehicle equipped with an electric motor. An object of the present invention is to provide a vehicle control device.
本発明に係る車両用制御装置は、上記目的達成のため、(1)要求出力に応じて制御される原動機と該原動機の出力に応じた走行駆動力を発生させる動力伝達機構とを備えるとともに前記原動機が少なくとも電動機で構成されている車両に装備され、前記要求出力が予め設定された変動幅内に保持されていることを条件に、前記原動機の出力を断続させる断続運転を実行して、前記車両を前記走行駆動力で加速する加速走行と前記車両を惰性で走行させる惰性走行とを交互に実行させる車両用制御装置であって、前記要求出力に対する前記原動機のエネルギ消費量が互いに相違する第1の走行制御モードおよび第2の走行制御モードのうち任意の走行制御モードを選択可能なモード選択部と、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたとき、前記断続運転の条件を、前記第1の走行制御モードが選択されたときよりも前記原動機および前記動力伝達機構のエネルギ消費量が低下する条件に変更する断続運転条件変更部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a vehicle control apparatus according to the present invention includes (1) a prime mover controlled according to a required output and a power transmission mechanism that generates a driving force according to the output of the prime mover. On the condition that the prime mover is mounted on a vehicle composed of at least an electric motor and the required output is maintained within a preset fluctuation range, an intermittent operation for intermittently outputting the output of the prime mover is performed, A vehicle control device that alternately executes acceleration traveling for accelerating a vehicle with the traveling driving force and inertia traveling for allowing the vehicle to travel inertially, wherein energy consumption amounts of the prime mover with respect to the required output are different from each other. A mode selection unit capable of selecting an arbitrary traveling control mode among the first traveling control mode and the second traveling control mode; and the second traveling control mode by the mode selecting unit. Is selected, the intermittent operation condition changing unit changes the condition of the intermittent operation to a condition in which the energy consumption of the prime mover and the power transmission mechanism is lower than when the first traveling control mode is selected. And.
この構成により、モード選択部により第2の走行制御モードが選択されると、原動機の断続運転の条件が、第1の走行制御モードが選択されたときよりも原動機および動力伝達機構のエネルギ消費量が低下する条件に変更される。したがって、原動機および動力伝達機構の高効率出力点での断続運転が可能な状態に移行し、原動機の断続運転によるエネルギ消費量の低減効果を十分に高めることができる。しかも、その変更前後の断続運転の条件は、要求出力に対して原動機および動力伝達機構のエネルギ消費量が相違するだけであり、要求出力の変化や車速その他の走行条件に応じて互いに相違する条件設定も可能であるので、特定の走行条件に限定されない。その結果、車両の走行状態に応じてエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートする断続運転制御が可能となり、電動機を搭載した車両における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置となる。 With this configuration, when the second traveling control mode is selected by the mode selection unit, the energy consumption amount of the prime mover and the power transmission mechanism is greater than that when the first traveling control mode is selected when the condition of the intermittent operation of the prime mover is selected. It is changed to the condition that decreases. Therefore, the motor and the power transmission mechanism are shifted to a state where intermittent operation at a high-efficiency output point is possible, and the effect of reducing energy consumption by the intermittent operation of the motor can be sufficiently enhanced. In addition, the condition of intermittent operation before and after the change is only that the energy consumption of the prime mover and the power transmission mechanism is different from the required output, and the conditions differ from each other depending on the change in the required output and the vehicle speed and other traveling conditions Since setting is also possible, it is not limited to specific driving conditions. As a result, it is possible to perform intermittent operation control that automatically supports operation with low energy consumption according to the running state of the vehicle, and it is possible to sufficiently reduce power consumption and fuel consumption in a vehicle equipped with an electric motor. It becomes a control device for vehicles.
ここで、要求出力とは、運転者のアクセルペダル操作量等に応じた要求出力、もしくはクルーズコントロール等の他の走行制御機能から要求される要求出力、またはそのような複数の要求出力に基づいて算出される要求出力である。また、要求出力に応じて制御されるときの原動機および動力伝達機構のエネルギ消費量が低下する条件とは、原動機のエネルギ効率が高く損失が少ない運転条件下で、動力伝達機構を含む走行駆動系全体(パワートレーン)が高効率に走行駆動力を出力可能な高効率出力点を設定する条件であり、第2の走行制御モードで使用される断続運転の条件は、第1の走行制御モードで使用される断続運転の条件に対して相対的に高効率出力点での断続運転ができるように設定される。なお、そのような高効率出力点の条件は、予めの試験結果等に基づいて設定可能である。 Here, the required output is based on a required output corresponding to the driver's accelerator pedal operation amount, a required output required from other travel control functions such as cruise control, or a plurality of such required outputs. This is the calculated request output. The condition that the energy consumption of the prime mover and the power transmission mechanism decreases when controlled according to the required output is a traveling drive system including the power transmission mechanism under operating conditions where the energy efficiency of the prime mover is high and the loss is small. The overall (power train) is a condition for setting a high-efficiency output point at which the driving force can be output with high efficiency, and the intermittent driving condition used in the second traveling control mode is the first traveling control mode. It is set so that intermittent operation at a high-efficiency output point can be performed relative to the conditions of intermittent operation used. Note that the condition for such a high-efficiency output point can be set based on a test result in advance.
本発明に係る車両用制御装置においては、好ましくは、(2)前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速走行中における前記原動機の出力値と前記断続運転の実行期間中における前記加速走行の持続時間とのうち少なくとも一方を、前記エネルギ消費量が低下する側に変更するものである。 In the vehicle control device according to the present invention, preferably, (2) the intermittent operation condition changing unit is performing the accelerated traveling on the condition that the second traveling control mode is selected by the mode selecting unit. At least one of the output value of the prime mover and the duration of the accelerated travel during the intermittent operation is changed to a side where the energy consumption is reduced.
したがって、例えば加速走行中における原動機の出力値を増加させた方が高効率となる場合には、加速走行中における原動機の出力が増加され、断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間を短くした方が高効率となる場合には、その加速走行の持続時間が短縮される。もちろん、逆の場合もあり得る。ここで、加速走行の持続時間をエネルギ消費量が低下する側に変更するとは、加速走行の持続時間が所定時間に達したときに加速走行を終了させる場合にはその加速走行の持続時間を直接に変更することとなるが、例えば車速が予め設定した加速終了車速に達したときに加速走行を終了する場合には、その加速終了車速を変更することなく原動機の出力を増減させたり、加速終了車速をエネルギ消費量が低下する側に変化させたりすることで、間接的に実行することもできる。 Therefore, for example, if it is more efficient to increase the output value of the prime mover during acceleration traveling, the output of the prime mover during acceleration traveling is increased, and the duration of acceleration traveling during the period of intermittent operation is shortened. If the efficiency becomes higher, the duration of the accelerated travel is shortened. Of course, the reverse is also possible. Here, changing the duration of acceleration travel to the side where energy consumption is reduced means that if the acceleration travel ends when the acceleration travel duration reaches a predetermined time, the acceleration travel duration is directly set. For example, when ending acceleration running when the vehicle speed reaches the preset acceleration end vehicle speed, the motor output can be increased or decreased without changing the acceleration end vehicle speed, or the acceleration end It can also be executed indirectly by changing the vehicle speed to the side where the energy consumption decreases.
上記(2)の構成を備えた車両用制御装置においては、(3)前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速走行中の前記原動機の出力値を、前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも大きい出力値に増加させることが好ましい。 In the vehicle control device having the configuration of (2) above, (3) the intermittent operation condition changing unit is accelerated on the condition that the second traveling control mode is selected by the mode selecting unit. It is preferable to increase the output value of the prime mover during traveling to a larger output value than that under the selection of the first traveling control mode.
この場合、加速走行と惰性走行を実行するような比較的低負荷の運転条件下で、加速走行中における原動機の出力が増加すると、原動機のエネルギ効率が高まることになる。また、加速や速度回復の速度が高まることから、加速走行から惰性走行への切替えを行う加速終了時の車速が一定速度である場合には、加速走行の持続時間は短縮可能となる。ただし、加速終了時の車速は、その時点での要求出力や走行状態によって変化させることができる。 In this case, the energy efficiency of the prime mover increases when the output of the prime mover during accelerated running increases under relatively low load operating conditions in which accelerated running and inertial running are performed. In addition, since the speed of acceleration and speed recovery increases, the duration of acceleration travel can be shortened when the vehicle speed at the end of acceleration for switching from acceleration travel to inertial travel is constant. However, the vehicle speed at the end of acceleration can be changed according to the required output and the running state at that time.
上記(3)の構成を備えた車両用制御装置においては、(4)前記断続運転条件変更部は、前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも前記加速走行中の前記原動機の出力値を増加させることを条件として、前記断続運転の実行期間中における前記加速走行の持続時間を、前記加速走行中の前記原動機の出力値の増加率に応じて前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも短い持続時間に変更するものであっても好ましい。 In the vehicle control device having the configuration of (3) above, (4) the intermittent operation condition changing unit outputs an output value of the prime mover during the accelerated traveling than when the first traveling control mode is selected. On the condition that the intermittent running is performed, the duration of the accelerated running is selected in the first running control mode according to the increase rate of the output value of the prime mover during the accelerated running. It is also preferable to change to a shorter duration than in.
この構成により、第2の走行制御モードが選択されたとき、走行駆動力を変化させることなく、あるいは、運転者に違和感を生じさせるほど大きく変化させることなく、要求出力や走行状態に応じて、より高効率出力点となる断続運転に移行できる。 With this configuration, when the second travel control mode is selected, according to the required output and the travel state without changing the travel driving force or without greatly changing the driving feeling uncomfortable, It is possible to shift to intermittent operation that provides a higher efficiency output point.
本発明に係る車両用制御装置においては、(5)前記断続運転の条件が、前記断続運転の実行期間中に前記加速走行毎の前記原動機の運転状態を終了させる加速終了車速と、前記断続運転の実行期間中に前記惰性走行毎の前記原動機の停止状態を終了させる停止終了車速と、のうち少なくとも一方を含み、前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速終了車速と前記停止終了車速とのうち少なくとも一方を、前記エネルギ消費量が低下する側に変更するものであることが好ましい。 In the vehicle control device according to the present invention, (5) the intermittent operation condition includes an acceleration end vehicle speed for ending the operation state of the prime mover for each acceleration travel during the intermittent operation period, and the intermittent operation. At least one of the stop end vehicle speed for ending the stop state of the prime mover for each coasting during the execution period, and the intermittent operation condition changing unit is configured to perform the second traveling control mode by the mode selection unit. It is preferable that at least one of the acceleration end vehicle speed and the stop end vehicle speed is changed to a side where the energy consumption decreases.
この構成により、第2の走行制御モードが選択されると、そのときの要求出力や走行状態に応じて、より高効率出力点となる断続運転に円滑に移行できる。 According to this configuration, when the second traveling control mode is selected, it is possible to smoothly shift to intermittent operation that becomes a higher efficiency output point according to the required output and traveling state at that time.
上記(5)の構成を備えた車両用制御装置においては、(6)前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速終了車速を前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも大きい車速値に増加させるのがよい。 In the vehicle control device having the configuration of (5) above, (6) the intermittent operation condition changing unit is accelerated on the condition that the second traveling control mode is selected by the mode selecting unit. The end vehicle speed may be increased to a higher vehicle speed value than under the selection of the first travel control mode.
この場合、例えば加速走行中における原動機の出力が増加されて原動機のエネルギ効率が高まり、加速や速度回復の速度が高まるので、加速終了車速を第1の走行制御モードの選択下におけるよりも大きい車速値に増加させても、違和感が生じ難い。 In this case, for example, since the output of the prime mover during acceleration traveling is increased, the energy efficiency of the prime mover is increased, and the speed of acceleration and speed recovery is increased. Therefore, the acceleration end vehicle speed is set to be higher than that under the selection of the first traveling control mode. Even if the value is increased, a sense of incongruity hardly occurs.
上記(6)の構成を備えた車両用制御装置においては、(7)前記断続運転条件変更部は、前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも前記加速終了車速を増加させることを条件として、前記加速終了車速の増加率に応じて前記断続運転の実行期間中における前記加速走行の持続時間を短くするものであってもよい。 In the vehicle control device having the configuration of (6) above, (7) the intermittent operation condition changing unit is configured to increase the acceleration end vehicle speed more than under the selection of the first travel control mode. Alternatively, the acceleration travel duration during the intermittent operation period may be shortened according to the rate of increase of the acceleration end vehicle speed.
この場合、第2の走行制御モードが選択されたとき、走行駆動力の変化を十分に抑えることができ、車両の乗り心地の低下を防止できる。 In this case, when the second travel control mode is selected, a change in travel driving force can be sufficiently suppressed, and a decrease in the riding comfort of the vehicle can be prevented.
上記(5)の構成を備えた車両用制御装置においては、(8)前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記停止終了車速を前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも小さい車速値に低下させるものであってもよい。 In the vehicle control device having the configuration of (5) above, (8) the intermittent operation condition changing unit is stopped on the condition that the second traveling control mode is selected by the mode selection unit. The end vehicle speed may be reduced to a vehicle speed value smaller than that under the selection of the first traveling control mode.
この構成により、第2の走行制御モードが選択された時点での要求出力や車速その他の走行条件から、停止終了車速を第1の走行制御モードの選択下におけるよりも小さい車速値に低下させる方が好ましい場合には、停止終了車速を低下させて、より高効率出力点での断続運転を実行させることができる。 With this configuration, the stop end vehicle speed is reduced to a vehicle speed value smaller than that under the selection of the first travel control mode, based on the required output, the vehicle speed, and other travel conditions when the second travel control mode is selected. Is preferable, it is possible to perform intermittent operation at a higher-efficiency output point by reducing the stop-ending vehicle speed.
上記(8)の構成を備えた車両用制御装置においては、(9)前記断続運転条件変更部は、前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも前記停止終了車速を低下させることを条件として、前記停止終了車速の低下率に応じて前記断続運転の実行期間中における前記惰性走行の持続時間を長くすることが好ましい。 In the vehicle control device having the configuration of (8) above, (9) the intermittent operation condition changing unit is provided on the condition that the stop end vehicle speed is reduced more than under the selection of the first travel control mode. As a result, it is preferable to lengthen the inertial travel duration during the execution period of the intermittent operation in accordance with the rate of decrease in the stop end vehicle speed.
これにより、この場合、第2の走行制御モードが選択されたとき、惰性走行の持続時間がより長くなるので、原動機のエネルギ消費量を抑えることができる。 Thereby, in this case, when the second traveling control mode is selected, the inertial traveling duration becomes longer, so that the energy consumption of the prime mover can be suppressed.
上記(5)の構成を備えた車両用制御装置においては、(10)前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速終了車速を前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも大きい車速値に増加させるとともに、前記停止終了車速を前記第1の走行制御モードの選択下におけるよりも小さい車速値に低下させることもできる。 In the vehicle control device having the configuration of (5) above, (10) the intermittent operation condition changing unit is accelerated on the condition that the second traveling control mode is selected by the mode selecting unit. The end vehicle speed may be increased to a vehicle speed value larger than that under the selection of the first travel control mode, and the stop end vehicle speed may be decreased to a vehicle speed value lower than that under the selection of the first travel control mode. it can.
この構成により、第2の走行制御モードが選択されたとき、走行駆動力をほとんど変化させることなく、より高効率出力点となる断続運転に移行できる。 With this configuration, when the second travel control mode is selected, it is possible to shift to intermittent operation that provides a higher efficiency output point with almost no change in travel driving force.
なお、車速や騒音環境の変化に対する運転者や他の乗員の感覚的な許容範囲は、高速側になるほど広くなる傾向があるから、その範囲内でより高効率出力点となる断続運転を実行できる。ただし、第2の走行制御モードで使用される断続運転の条件は、車速に応じて異なる複数の条件に設定されるものに限らず、他の走行条件、例えば路面の傾斜度(例えば、登坂路、下り坂)や、路面の状況(例えばウェット路面、雪道、氷結路、アスファルト、砂利道等)に応じて異なる条件に設定されてもよい。 Note that the permissible range of the driver and other occupants with respect to changes in vehicle speed and noise environment tends to become wider at higher speeds, so that intermittent operation with a higher efficiency output point can be executed within that range. . However, the intermittent driving conditions used in the second traveling control mode are not limited to those set to a plurality of different conditions depending on the vehicle speed, but other traveling conditions such as the slope of the road surface (for example, uphill road) , Downhill) and road conditions (for example, wet road surface, snowy road, icy road, asphalt, gravel road, etc.), different conditions may be set.
本発明によれば、車両の走行状態に応じてエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、電動機を搭載した車両における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to automatically support driving with low energy consumption according to the running state of the vehicle, and it is possible to sufficiently reduce power consumption and fuel consumption in a vehicle equipped with an electric motor. A vehicle control device can be provided.
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1ないし図6に示す本発明の第1実施形態を示している。なお、本実施形態は、本発明に係る車両用制御装置をハイブリッド車両の走行駆動システムに装備したものである。ただし、本発明は、走行駆動用の動力源となる原動機を電動機のみで構成した電気自動車や他の方式のハイブリッド車両(例えば、シリーズタイプのハイブリッド車両)であってもよいことはいうまでもない。
(First embodiment)
7 shows a first embodiment of the present invention shown in FIGS. In this embodiment, the vehicle control apparatus according to the present invention is provided in a traveling drive system of a hybrid vehicle. However, it goes without saying that the present invention may be an electric vehicle or a hybrid vehicle of another system (for example, a series type hybrid vehicle) in which a prime mover serving as a power source for driving driving is configured only by an electric motor. .
図1に示すように、本実施形態の車両用制御装置を装備するハイブリッド車両1は、要求出力に応じて制御される走行駆動用の原動機として、内燃機関であるエンジン10と、それぞれ発電可能な電動機であるモータジェネレータ(以下、単にモータという)MG1、MG2とを含む、ハイブリッド駆動装置20を備えている。
As shown in FIG. 1, a hybrid vehicle 1 equipped with the vehicle control device of the present embodiment can generate electric power with an
このハイブリッド駆動装置20は、車両用制御装置30によって制御され、エンジン10およびモータMG1、MG2のうち少なくとも1つから出力される動力に応じて、ハイブリッド車両1を走行駆動する走行駆動力を発生させることができる。
The
エンジン10は、多気筒の内燃機関、例えば4サイクルのガソリンエンジンである。また、モータMG1、MG2は、それぞれ変速機ケース5(詳細図示せず)の内部に収納されており、変速機ケース5はエンジン10に締結されている。
The
モータMG1、MG2は、それぞれ永久磁石同期発電電動機として構成され、供給される電力を回転動力に変換して出力する電動機の機能と、入力された回転動力を電力に変換して出力する発電機の機能とを併有している。また、モータMG1は主に発電機として用いられ、モータMG2は主に電動機として用いられるようになっている。 The motors MG1 and MG2 are each configured as a permanent magnet synchronous generator motor, and function of an electric motor that converts supplied electric power into rotational power and outputs it, and a generator that converts input rotational power into electric power and outputs it. It has both functions. The motor MG1 is mainly used as a generator, and the motor MG2 is mainly used as an electric motor.
具体的には、モータMG1は、複数の永久磁石をそれぞれ略V字型に配置してリラクタンストルクを利用可能にした内部磁石型のロータ51と、3相コイルが巻回されたステータ53とを有しており、ステータ53がインバータ61から交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するとき、その回転磁界によってロータ51が回転するようになっている。同様に、モータMG2は、複数の永久磁石をそれぞれ略V字型に配置してリラクタンストルクを利用可能にした内部磁石型のロータ52と、3相コイルが巻回されたステータ54とを有しており、ステータ54がインバータ62から交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するとき、その回転磁界によってロータ52が回転するようになっている。また、モータMG1、MG2には、それぞれロータ51、52の回転角位置を検出する図示しないレゾルバが設けられている。
Specifically, the motor MG1 includes an internal
ハイブリッド駆動装置20は、エンジン10およびモータMG1、MG2のうち少なくとも1つから出力される回転動力を、動力分割統合機構40および減速機構70を介して差動機構80に伝達し、差動機構80から左右のドライブシャフト3を介して左右の走行駆動車輪2に差動可能に動力伝達できる。そして、左右の走行駆動車輪2は、その伝達動力に応じてハイブリッド車両1の走行駆動力を発生させるようになっている。
The
すなわち、ハイブリッド駆動装置20は、エンジン10およびモータMG1、MG2に加え、原動機出力に応じた走行駆動力を発生させる動力伝達機構として、動力分割統合機構40、減速機構70および差動機構80を含んだ構成となっている。
That is,
動力分割統合機構40は、第1および第2の遊星歯車機構40a、40cと、両遊星歯車機構40a、40cに共通の出力要素40bと、によって構成されており、エンジン10からの動力を走行駆動用と発電用の動力に分割したり、エンジン10およびモータMG1、MG2のうちいずれか1つまたは複数からの原動機出力を統合して出力したりする機能を有している。
The power split and
第1の遊星歯車機構40aは、エンジン10からの回転動力を、発電機モードのモータMG1を駆動する動力と、ハイブリッド車両1の走行駆動のために減速機構70側に出力される動力とに分割することができる動力分割機能を有している。また、モータMG1が電動機モードで動作するときには、その動力を減速して出力する機能を併有している。
The first
この第1の遊星歯車機構40aは、図示しないダンパ要素を介してエンジン10の機関出力軸12に結合された入力要素としての第1プラネタリキャリア44と、モータMG1のロータ51に結合された入出力要素としての第1サンギヤ42と、第1プラネタリキャリア44に自転可能に支持されて第1サンギヤ42の周りを公転することができる複数の第1プラネタリピニオン43と、これら第1プラネタリピニオン43が内接噛合する出力要素としての第1リングギヤ45aと、によって構成されている。
The first
第2の遊星歯車機構40cは、電動機モードのモータMG2が出力した回転動力を減速してその出力トルクを増大させる減速機能を有しており、動力分割用の遊星歯車機構40aと同一の回転中心軸線上に配置されている。また、モータMG2が発電機モードで動作するときには、出力要素40b側からの動力をモータMG2に取り込む機能を併有している。
The second
この第2の遊星歯車機構40cは、モータMG2のロータ52に結合された入出力要素としての第2サンギヤ46と、変速機ケース5に支持された固定要素としての第2プラネタリキャリア47と、第2プラネタリキャリア47に自転可能に支持された複数の第2プラネタリピニオン48と、これら第2プラネタリピニオン48が内接噛合する出力要素としての第2リングギヤ45cと、によって構成されている。そして、この第2リングギヤ45cが第1の遊星歯車機構40aの第1リングギヤ45aと一体に結合されて環状の出力要素40bが構成され、その出力要素40bにカウンタドライブギヤ49が装着されている。
The second
減速機構70は、例えばカウンタドライブギヤ49に噛合するカウンタドリブンギヤ74と、カウンタドリブンギヤ74に一体に結合するファイナルドライブギヤ78とを含んで構成されている。また、差動機構80は、ファイナルドライブギヤ78に噛合するリングギヤ82を有し、リングギヤ82に伝達される動力を左右のドライブシャフト3に差動可能に出力する公知のものである。なお、走行駆動車輪2の近傍には、車速センサ102として機能する車輪速センサ(詳細図示せず)が設けられている。
The
一方、ハイブリッド駆動装置20の出力を制御する車両用制御装置30は、モータECU60、インバータ61、62、HVECU100、アクセルポジションセンサ101、車速センサ102、EV走行選択スイッチ103、エコスイッチ104、ハイブリッド駆動用の二次電池105、昇圧コンバータ106、電池ECU107および図示しないスキッド制御ECU等を含んで構成されている。
On the other hand, the
モータECU60は、インバータ61、62を介してモータMG1、MG2を制御するための制御プログラムを有しており、HVECU100からのトルク指令値に応じて作動する。このモータECU60は、モータMG1、MG2の電動機としての出力トルクや回転速度あるいは発電機出力を、指令値に応じて制御するようになっている。また、モータECU60は、例えばモータMG1、MG2の内部磁石型のロータ51、52内の永久磁石の回転位置と両ロータ51、52の回転速度とを、前記レゾルバの検出信号を基に把握して、モータMG1、MG2を高効率に制御できるようになっている。さらに、モータECU60は、モータMG1、MG2のいずれかによってエンジン10を始動させる場合に、その始動に必要な電力量を算出できるようになっている。
The
インバータ61、62は、モータMG1、MG2に対応して設けられ、ハイブリッド駆動用の二次電池105の電圧を高電圧に昇圧させる昇圧コンバータ106と協働して、高電圧の電流とモータMG1、MG2の3相交流の間の変換を行う機能を有している。これら複数のインバータ61、62では、モータECU60からの指令値に応じて所定範囲内の任意の電圧と周波数でモータMG1、MG2に駆動電流を供給できる。また、各インバータ61、62では、対応するモータMG1またはMG2で発電された交流電流を二次電池105に充電するための直流電流に変換することができるようになっている。なお、モータMG1、MG2に対するこのようなインバータ61、62を介した電力供給や電力回収は、モータECU60およびHVECU100により制御される。
The
アクセルポジションセンサ101は、ハイブリッド車両1に装備された図示しないアクセルペダルの操作量に対応する信号を、運転者からの要求アクセル開度Accとして出力するものである。車速センサ102は、例えば公知の車輪速センサで構成される。
The
また、EV走行選択スイッチ103は、ハイブリッド駆動装置20のモータMG1、MG2のうちいずれか一方の電動機出力のみでハイブリッド車両1を走行させる電気自動車モードを選択したり、その選択状態を解除したりすることができるスイッチであり、運転者によってその選択状態(ON状態)と選択解除状態(OFF状態)とに操作される。
Further, the EV travel selection switch 103 selects an electric vehicle mode in which the hybrid vehicle 1 travels with only one of the motor outputs of the motors MG1 and MG2 of the
ハイブリッド駆動用の二次電池105は、ハイブリッド車両1の発進時や加速時、登坂時等に電動機モードで作動するモータMG1、MG2のいずれかに電力を供給する一方、発電機モードで作動するモータMG1、MG2のいずれかからの発電電力(例えば、減速時の回生発電電流)によって充電され、蓄電することができるようになっている。
The
電池ECU107は、電源監視プログラムを有しており、二次電池105の電圧、電流および温度を表す電源監視情報をHVECU100に出力できるようになっている。
The
HVECU100は、ハイブリッド駆動システム制御用の電子制御ユニットである。このHVECU100は、原動機であるエンジン10およびモータMG1、MG2を要求出力に応じて作動するように統合制御する統合制御プログラムを内蔵している。なお、ここにいう要求出力(要求パワー)とは、運転者のアクセルペダル操作量等に応じた要求出力、もしくはクルーズコントロール等の他の走行制御機能から要求される要求出力、またはそのような複数の要求出力に基づいて算出される要求出力である。
The
HVECU100は、その詳細なハードウェア構成を図示しないが、例えばCPU、ROM、RAMおよび書換え可能な不揮発性メモリを備えるとともに、A/D変換器を有する入力インターフェース回路、ドライバやリレースイッチを有する出力インターフェース回路、他の車載ECUとの間でデータ通信を行う通信ポート等を含んで構成されている。ROMおよび書換え可能な不揮発性メモリ(以下、ROM等という)には、例えば各種制御を実行するための制御プログラムが格納されるとともに、各種のマップや設定値データ等が格納されている。
Although the detailed hardware configuration is not illustrated, the
このHVECU100は、例えば運転者のアクセルペダル操作量に対応するアクセルポジションセンサ101からの要求アクセル開度Accと、車速センサ102からの車速信号、エンジン10内の図示しないクランク角センサからのエンジン回転数信号等を検出するとともに、エコスイッチ104からの燃費優先走行モードの選択信号(ON信号)またはその選択後の解除信号(OFF信号)を入力するようになっている。また、HVECU100は、例えば図示しないスキッド制御ECUからの駆動力分割比(エンジン10からの走行駆動のための配分動力と発電機作動時のモータMG1またはMG2への配分動力との比率)の要求値とを入力する。
The
そして、これらの入力情報を基に、HVECU100は、ハイブリッド駆動装置20のトータル出力値と、エンジン10に要求されるパワー指令値およびエンジン回転数と、モータMG1、MG2へのトルク指令値等を算出して、パワー指令値およびエンジン回転数指令値を内蔵するエンジンECUに出力するとともに、トルク指令値をモータECU60に出力するようになっている。
Based on these input information, the
また、HVECU100は、電池ECU107からの電源監視情報に基づき、ハイブリッド駆動用の二次電池105の放電量および回生量を常時把握して、二次電池105の全電池容量に対する充電量比率に相当するSOC(State Of Charge)[%]を算出し、そのSOCの変動範囲を二次電池105の信頼性および寿命の面等から設定された所定の利用変動範囲内に制限するようになっている。
Further, the
加えて、HVECU100は、前記スキッド制御ECUと協働して、左右の走行駆動車輪2の回転速度を検出する車輪速センサ等の検出情報を基に、低μ路でのタイヤスリップ等により駆動力が急変し始めるときには、モータMG1、MG2のトルク指令値を変化させ、アクセルペダル操作等による要求出力に応じた駆動力を路面に伝えるトラクション制御を実行するようになっている。
In addition, the
HVECU100に内蔵されるエンジンECUは、前記パワー指令値および各種センサ情報を基にエンジン10の出力を制御するための制御プログラムやマップを有している。このエンジンECUは、パワー指令値を入力すると、そのパワー指令値に対応するエンジン出力が得られるスロットル開度と、燃料噴射時間(燃料噴射量および噴射期間)および点火時期とを、マップおよび各種センサ情報を基に算出するようになっている。そして、エンジンECUは、入力されたパワー指令値に応じて、図示しない電子制御スロットル弁、インジェクタおよびイグニッションコイルに対して制御信号を出力するようになっている。また、このエンジンECUは、ハイブリッド駆動装置20がエンジン10のみの動力で走行駆動力を発生させるときには、ROM等に格納されたエンジン10の機関回転速度および機関負荷に対して燃料消費率や機関出力の値を特定可能な機関性能マップ等に基づいて、エンジン10を最適燃費に近い動作点に制御するようになっている。
The engine ECU incorporated in the
ところで、エコスイッチ104は、HVECU100に対して、ハイブリッド駆動装置20の単位走行距離当りのエネルギ消費量を低減させることを通常より優先する走行駆動制御を要求する燃費優先走行モードの選択用および選択解除用のスイッチとして設けられている。
By the way, the
このエコスイッチ104は、運転者により押下操作されるボタンスイッチとして、その押下操作が可能な場所に設けられている。そして、エコスイッチ104は、その押下操作により、燃費優先走行モードの選択状態であるON状態と、燃費優先走行モードの非選択状態であるOFF状態とに切り替えられるようになっている。エコスイッチ104のON状態とOFF状態は、燃費優先走行モードの選択信号またはその選択後の解除信号(非選択信号)として、HVECU100に取り込まれる。そして、HVECU100は、エコスイッチ104のON状態である燃費優先走行モードの選択信号を検出した場合、運転者が燃費優先の走行モードを要求しているものと判断するようになっている。
The
すなわち、エコスイッチ104は、要求出力に応じて制御されるときのハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量が相対的に相違する通常走行モード(第1の走行制御モード)および燃費優先走行モード(第2の走行制御モード)のうち、任意の走行制御モードを選択可能なモード選択部となっている。ここで、燃費優先走行モードは、要求出力に応じて制御されるときのハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量が通常走行モードより少なくて済むような制御が実行される走行モードである。
In other words, the eco-switch 104 has a normal travel mode (first travel control mode) and a fuel efficiency priority travel mode (second mode) in which the energy consumption of the
ここで、要求出力に応じて制御されるときのハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量が小さくて済む条件は、ハイブリッド駆動装置20における原動機のエネルギ効率が高く損失が少ない運転条件下で、動力分割統合機構40、減速機構70および差動機構80等の動力伝達機構を含む走行駆動系全体(パワートレーン)が高効率に走行駆動力を出力可能な高効率出力点を設定できる条件である。この高効率出力点の設定条件は、ハイブリッド車両1についての予めの走行駆動試験の結果に応じて決定され、例えばハイブリッド駆動装置20の適合調整時にROM等に記憶・格納される。
Here, the condition that the energy consumption of the
一方、HVECU100は、要求アクセル開度Acc等に基づいて算出される要求出力が予め設定された判定時間内において一定の変動幅内に保持されるとき、ハイブリッド駆動装置20の燃料消費量を抑える(燃料消費率(km/L)や電力消費率(Km/kWh)を向上させる)ために、ハイブリッド駆動装置20を断続運転させながらハイブリッド車両1を走行させることができるようになっている。
On the other hand, the
ここでの断続運転とは、ハイブリッド駆動装置20からの走行駆動力の出力によってハイブリッド車両1を加速する加速走行と、その加速後のハイブリッド車両1を惰性で走行させる惰性走行とを、交互に実行させるように走行駆動力を制御する運転である。
Here, the intermittent operation refers to alternately performing acceleration traveling in which the hybrid vehicle 1 is accelerated by the output of the traveling driving force from the
また、ここにいう要求出力の一定の変動幅とは、運転者の要求出力が略一定レベルに保持されていると判断できる程度にその要求出力の変動量が少なく、一定時間当りの要求出力の変化量の絶対値(変化率)が予め設定された閾値変化率(例えば、数秒以上の一定時間内に車速が時速で数km/hだけ増加または減少する程度の要求出力の変化率)以下にとなる範囲を意味する。 In addition, the constant fluctuation range of the required output mentioned here means that the required output fluctuation amount is so small that it can be determined that the driver's required output is maintained at a substantially constant level. The absolute value (change rate) of the change amount is below a preset threshold change rate (for example, the change rate of the required output so that the vehicle speed increases or decreases by several km / h in a certain time within a certain time of several seconds). Means the range.
より具体的には、HVECU100は、アクセルポジションセンサ101からの要求アクセル開度Acc(運転者の要求出力)やその時点での車速その他の車両の走行状態に関する各種センサ情報を基に、ハイブリッド駆動制御の周期毎に目標車速を設定する。
More specifically, the
そして、ハイブリッド駆動装置20を断続運転させながらハイブリッド車両1を低燃費走行させる断続運転制御を実行するに際して、HVECU100は、まず、目標車速が、ハイブリッド駆動装置20の出力を断続させながらハイブリッド車両1を低燃費で走行させ得る車速域として予め設定された断続運転可能車速域、例えば中低速で市街地を走行する場合のような車速域内に入るか否かを判定する。
When executing the intermittent operation control for causing the hybrid vehicle 1 to travel with low fuel consumption while the
目標車速がその断続運転可能車速域内に入り、かつ、要求出力が予め設定された判定時間内において前記一定の変動幅内に保持されると判定されることを条件に、ハイブリッド駆動装置20を断続運転させるようになっている。
The
ハイブリッド駆動装置20の断続運転は、例えばエンジン10およびモータMG1、MG2のうち少なくともいずれか1つの原動機、例えば電動機モードのモータMG2を断続的に作動させることによって実行される。
The intermittent operation of the
すなわち、モータMG2を電動機モードで断続運転させることで、ハイブリッド駆動装置20の出力を断続させる場合、HVECU100は、ハイブリッド駆動装置20のモータMG2を原動機として走行駆動力を発生させてハイブリッド車両1を加速(惰性走行後の速度回復時を含む)させる駆動出力状態と、モータMG2の出力を停止させてハイブリッド車両1を惰性(慣性)で走行させる出力停止状態とを交互に実行させる。したがって、ハイブリッド車両1は、ハイブリッド駆動装置20の駆動出力状態下で加速する加速走行と、ハイブリッド駆動装置20の出力停止状態(モータMG1、MG2のいずれか一方または双方の空転状態を含む)の下で惰性により走行する惰性走行とを繰り返しつつ、目標車速を含む許容変動幅内で走行することになる。
That is, when the output of the
また、HVECU100は、例えばハイブリッド駆動用の二次電池105の蓄電量(SOC)が不足している場合や要求出力が所定値を超える大きな要求出力値である場合は、断続運転可能車速域内において、モータMG2を原動機モードで断続運転させるとともに、その断続運転の開始時にモータMG1、MG2を共に電動機モードで同方向に作動させてエンジン10を始動させ、モータMG2だけでなくエンジン10をも断続運転させることができるようになっている。
Further, the
すなわち、HVECU100は、ハイブリッド駆動装置20に、エンジン10およびモータMG2からの動力により走行駆動力を発生させてハイブリッド車両1を加速させる駆動出力状態と、エンジン10およびモータMG2の出力を停止させてハイブリッド車両1を惰性(慣性)で走行させる出力停止状態とを交互に実行させることができる。
That is, the
したがって、この場合にも、ハイブリッド車両1は、ハイブリッド駆動装置20の駆動出力状態下で加速する加速走行と、ハイブリッド駆動装置20の出力停止状態下で惰性により走行する惰性走行とを繰り返しつつ、目標車速を含む許容変動幅内で走行することができる。
Therefore, also in this case, the hybrid vehicle 1 repeats the acceleration travel that accelerates under the drive output state of the
より具体的には、図4(a)に示すように、HVECU100は、例えば現在の検出車速に近い目標車速V1Sが断続運転可能車速域内に入っており、かつ、要求アクセル開度Acc等に基づく運転者の要求パワー[kW]が略一定に保持されていると判定した時点(以下、断続開始時点という)T0から、ハイブリッド駆動装置20の断続運転(同図中の基準制御)を開始させる。そして、その断続運転の開始に際し、目標車速V1Sに対して車速変化がさほど感じられない通常許容レベルの速度変動幅に相当する制御速度範囲VR1を設定するようになっている。
More specifically, as shown in FIG. 4 (a), the
また、HVECU100は、断続開始時点T0で、例えばモータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)からの出力を停止させ、走行中のハイブリッド車両1を惰性(慣性)で走行させ、その車速を制御速度範囲VR1の下限車速である停止終了車速V1Lまで低下させる。なお、図4(a)では、断続開始時点T0での車速を一例として目標車速V1Sよりわずかに大きい車速で例示しているが、これに限られないことはいうまでもない。 Further, HVECU100 is intermittent start time T 0, for example, to stop the output from the motor MG2 (or the motor MG2 and engine 10), a hybrid vehicle 1 in the traveling is run by inertia (inertia), controls the vehicle speed velocity The vehicle speed is reduced to the stop end vehicle speed V1L which is the lower limit vehicle speed of the range VR1. In FIG. 4 (a), the is exemplified in slightly greater speed than the target vehicle speed V1S as an example the speed of the intermittent start time T 0, it is needless to say not limited thereto.
車速センサ102の検出車速が停止終了車速V1Lに達すると、出力停止状態を解除し、モータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)から出力値Pm1の動力を出力させて、所定の加速走行の持続時間tm1の間、ハイブリッド駆動装置20により走行駆動力を発生させてハイブリッド車両1を加速させる(駆動出力状態)。さらに、その加速によって車速センサ102の検出車速が制御速度範囲VR1の上限車速である加速終了車速V1Hに達すると、モータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)からの出力を停止させて所定の惰性走行の持続時間t1だけハイブリッド車両1を惰性(慣性)で走行させる(出力停止状態)。
When the vehicle speed detected by the
HVECU100は、目標車速が断続運転可能車速域内に入っており、かつ、要求アクセル開度Acc等に基づく運転者の要求パワーが略一定に保持されている期間中、ハイブリッド駆動装置20を上述のような駆動出力状態と出力停止状態とを交互に繰り返す断続運転状態にする。
The
この断続運転状態では、加速終了車速V1Hにおいてハイブリッド駆動装置20からの出力を停止させ、ハイブリッド車両1の車速が制御速度範囲VR1の加速終了車速V1Hから停止終了車速V1Lに低下するまで、モータMG2やエンジン10からの出力は停止されるから、その停止期間中におけるハイブリッド駆動装置20の電力消費量や燃料消費量はゼロとなる。一方、停止終了車速V1Lにおいてハイブリッド駆動装置20からの出力(同図中のモータ出力)を再開させ、ハイブリッド車両1の車速を制御速度範囲VR1の停止終了車速V1Lから加速終了車速V1Hに上昇させるときのハイブリッド駆動装置20の出力値Pm1は、目標車速V1Sに対応するモータ出力よりわずかに高い出力値となり、モータMG2の電力消費量はさほど増加することがなく、エンジン10の燃費もさほど変化しないか、むしろ向上する。
In this intermittent operation state, the output from the
したがって、上述のようなハイブリッド駆動装置20の断続運転を実行する場合、ハイブリッド駆動装置20を用いて目標車速V1Sで定速走行させる場合に比べて、ハイブリッド駆動装置20の電力消費量や燃料消費量は少なくて済み、ハイブリッド車両1の低燃費走行が可能となる。
Therefore, when the intermittent operation of the
図2は、モータMG2(あるいはモータMG1)が電動機モードで作動するときのモータ性能の一例を示している。 FIG. 2 shows an example of the motor performance when the motor MG2 (or the motor MG1) operates in the electric motor mode.
この図2に示すように、モータMG2は、出力回転数であるロータ52の回転数[rpm]が低い段階ではトルク(軸トルク)が大きく、回転数の上昇に応じて出力(軸出力)を増加させる特性となっている。また、その出力回転数が或る回転数n1を超えると、軸トルクの低下によって軸出力が増加できなくなり、回転数n2を超える回転数になると、軸出力が急に低下するといったような特性を有している。モータMG1についても略同様である。したがって、モータMG1、MG2は、それらの動作点が前記中低速程度の比較的低回転数側にあるとき、回転数が多少大きくなる程度であれば、エネルギ消費効率が比較的良好で、損失が少ない動作点で使用できる。
As shown in FIG. 2, the motor MG2 has a large torque (shaft torque) when the rotational speed [rpm] of the
HVECU100のROM等には、モータMG1、MG2の上述のようなモータ性能に基づいて作成されたそれぞれの基準損失マップとして、図3(a)および図3(b)に示すマップが記憶・格納されている。両図において、縦軸はトルク(軸トルク)、横軸は回転数である。また、図3(a)においては、モータMG1の動作領域が、トルクと回転数で特定されるとともにそのモータ効率に応じて段階的に区分された複数の動作領域R11、R12、R13、R14に分かれている。図3(b)においては、モータMG2の動作領域が、トルクと回転数で特定されるとともにそのモータ効率に応じて段階的に区分された複数の動作領域R21、R22、R23、R24に分かれている。
In the ROM or the like of the
これら図3(a)および図3(b)に示すように、モータMG1、MG2は、回転数が小さい低速の動作領域では、トルクが小さい動作領域ほど低損失となり、回転数が大きい高速の動作領域では、回転数が低い動作領域ほど低損失となる傾向がある。 As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the motors MG1 and MG2 operate at a low speed in a low speed operation region where the rotational speed is small and the loss is low in the operation region where the torque is small. In the region, there is a tendency that the operating region with a lower rotational speed has a lower loss.
一方、HVECU100は、ROM等に予め格納された制御プログラムに従って、図3(a)および図3(b)に示すような基準損失マップ、さらには上述したエンジン10の機関性能マップ等に基づき、断続運転条件変更部としての機能を発揮するようになっている。
On the other hand, the
すなわち、HVECU100は、エコスイッチ104により燃費優先走行モードが選択されたとき、ハイブリッド駆動装置20の断続運転によるハイブリッド車両1の低燃費走行の条件(断続運転の条件)を、通常走行モード選択中に設定される第1の断続運転条件下よりもハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量を低下させることができる第2の断続運転条件に変更するようになっている。
That is, the
具体的には、HVECU100は、断続運転条件変更部として機能するとき、エコスイッチ104により第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、加速走行中におけるモータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)からの出力値と断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間とのうち少なくとも一方を、エネルギ消費量が低下する側に変更するようになっている。
Specifically, when the
ここにいうエネルギ消費量が低下する側とは、断続運転の実行期間中におけるハイブリッド駆動装置20の出力値または加速走行の持続時間の変化の方向であって、ハイブリッド駆動装置20が断続運転中の駆動出力状態にあるときのエネルギ消費量を低下させ得る方向である。具体的には、例えば同一要求出力に対してハイブリッド車両1を通常走行モードで走行させるときよりもハイブリッド駆動装置20の出力値を増加させる方がより高効率に出力可能であれば、エネルギ消費量が低下する側とは、ハイブリッド駆動装置20の出力値を通常走行モードの選択下におけるよりも大きい出力値に増加させる側である。あるいは、同一要求出力に対してハイブリッド車両1を通常走行モードで走行させるときよりも断続運転中における加速走行の持続時間を短くする方がより高効率に出力可能であれば、エネルギ消費量が低下する側とは、断続運転中における加速走行の持続時間を短い時間に減少させる側である。
The side where energy consumption decreases here is the direction of change in the output value of the
また、加速走行の持続時間を、加速走行中のハイブリッド駆動装置20の出力値の増加率に応じて通常走行モードの選択下におけるよりも短い持続時間に変更すれば、加速走行中の駆動出力状態におけるハイブリッド駆動装置20の総出力を変化させることなく、ハイブリッド駆動装置20をより低損失の動作点で動作させることができる。
Further, if the duration of the acceleration travel is changed to a shorter duration than that under the selection of the normal travel mode according to the increase rate of the output value of the
より具体的には、図4(a)および図4(b)に示すように、HVECU100は、エコスイッチ104により第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、ハイブリッド駆動装置20をより高効率・低損失となる動作点で操作させるべく、モータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)の出力値を、通常走行モード時の断続運転条件の一部である出力値Pm1から、この出力値Pm1に対し所定の増加率(>1)をかけて増加させた出力値Pm2に変更する。また、HVECU100は、断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間を、通常走行モード時の断続運転条件の一部である加速走行の持続時間tm1から、この持続時間tm1に対し所定の減少率(<1)をかけて減少させた加速走行の持続時間tm2に変更するようになっている。なお、この場合、通常走行モード時の制御速度範囲VR1と燃費優先走行モード時の制御速度範囲VR2とは、同一の速度範囲として設定される。
More specifically, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
また、HVECU100は、出力値Pm2を設定するに際して基準損失マップや機関性能マップを参照し、出力値Pm2を前記増加率に対応する所定の出力差ΔPmの範囲(ΔPm>|Pm1−Pm2|となる範囲)内で探索し、設定するようになっている。これにより、例えば図3(b)中に黒丸で示す出力値Pm1の動作点から同図中に白丸で示す出力値Pm2の動作点への移行(点線の矢印で示す)のように、燃費優先走行モード下で使用される出力値Pm2の動作点が、通常走行モード下で使用される出力値Pm1の動作点よりもモータMG2の効率が高く低損失となる動作領域内に設定され得ることになる。
Further, the
なお、ここでの原動機の出力値の増加率(Pm2/Pm1)は、ハイブリッド車両1の車速値(目標車速)に応じて、車速が高速になるほどその増加率が増加するよう段階的にまたは無段階に変化する増加率として設定されている。また、ここでの原動機出力の増加率や加速走行の持続時間の短縮率等の変化率は、予めの実験結果等を基に、車速や騒音環境等の変化に対して運転者や他の乗員が違和感や不快感を持ち難い範囲内で設定される。 Here, the increase rate (Pm2 / Pm1) of the output value of the prime mover is stepwise or not so that the increase rate increases as the vehicle speed increases according to the vehicle speed value (target vehicle speed) of the hybrid vehicle 1. It is set as an increasing rate that changes in stages. In addition, the rate of change, such as the rate of increase in prime mover output and the rate of reduction in the duration of accelerated driving, is based on the results of previous experiments, etc., so that drivers and other passengers can respond to changes in vehicle speed, noise environment, etc. Is set within a range where it is difficult to have discomfort or discomfort.
さらに、HVECU100は、ハイブリッド車両1の減速時に、走行駆動車輪2からハイブリッド駆動装置20に伝達される動力を、モータMG2により電力に変換させて、二次電池105に充電させる、いわゆる回生制動の制御を実行できるようになっている。
Further, the
また、HVECU100は、エンジン10およびモータMG1、MG2のうちいずれを原動機として動作させるかを、要求出力値、二次電池105の蓄電状態、EV走行選択スイッチ103やエコスイッチ104、さらには図示しないスポーツ走行モード選択スイッチのON/OFF状態等に応じて、決定するようになっている。したがって、ハイブリッド車両1は、エンジン10からの動力のみで走行するエンジン走行、エンジン10およびモータMG1、MG2を併用して走行するHV走行(ハイブリッド走行)、モータMG1、MG2のいずれかからの動力のみによって走行するEV走行(電気自動車走行)等のいずれかで走行できる。
The
次に、作用について説明する。 Next, the operation will be described.
上述のように構成された本実施形態の車両制御装置においては、HVECU100によるハイブリッド駆動制御の制御周期毎に、図5および図6に概略の流れを示すような処理がそれぞれに実行される。また、これらの処理に先立って、ハイブリッド駆動制御の制御周期毎に、アクセルポジションセンサ101からの要求アクセル開度Accやその時点での車速その他の車両走行状態に関するセンサ情報を基に、目標車速が算出される。
In the vehicle control apparatus according to the present embodiment configured as described above, the processing shown in the schematic flow in FIGS. 5 and 6 is executed for each control cycle of the hybrid drive control by the
図5に示すのは、車両走行中にエコスイッチ104によって燃費優先走行モードが選択されているか否かを繰り返し判定して、燃費優先走行モードが選択されると即座に運転条件を燃費優先走行モードに対応する条件に変更する条件変更処理であり、ハイブリッド駆動装置20の断続運転の条件を第1の断続運転条件から第2の断続運転条件に変更する処理を含んでいる。
FIG. 5 shows that it is repeatedly determined whether or not the fuel efficiency priority driving mode is selected by the
この図5に示す条件変更処理においては、まず、車速がゼロでない状態、すなわち、ハイブリッド車両1が走行中であるか否かが判別される(ステップS11)。そして、走行中でなければ(ステップS11でNOの場合)、今回の処理は終了する。 In the condition changing process shown in FIG. 5, it is first determined whether or not the vehicle speed is not zero, that is, whether or not the hybrid vehicle 1 is traveling (step S11). If the vehicle is not traveling (NO in step S11), the current process ends.
ハイブリッド車両1が走行中であれば(ステップS11でYESの場合)、ハイブリッド駆動装置20の出力を制御するためのパルス駆動制御ルーチンが開始されるとともに、アクセルポジションセンサ101等のセンサ情報を基に運転者の要求パワー(要求出力)が取得される(ステップS12、S13)。
If the hybrid vehicle 1 is traveling (YES in step S11), a pulse drive control routine for controlling the output of the
次いで、エコスイッチ104によって燃費優先走行モードが選択されている状態(ON状態)か否かが判別される(ステップS14)。 Next, it is determined whether or not the fuel economy priority traveling mode is selected by the eco switch 104 (ON state) (step S14).
このとき、燃費優先走行モードが選択されていない状態(OFF状態)であれば(ステップS14でNOの場合)、次いで、通常走行モードでの走行駆動制御(図5中の通常走行制御)を実行するための各種制御値や条件が設定され、その一部として、通常走行モード下で図4(a)に示すような断続運転を実行するための第1の断続運転条件が設定される(ステップS15)。 At this time, if the fuel-efficient priority travel mode is not selected (OFF state) (NO in step S14), then travel drive control in the normal travel mode (normal travel control in FIG. 5) is executed. Various control values and conditions are set, and as part of the control values and conditions, a first intermittent operation condition for performing the intermittent operation as shown in FIG. S15).
一方、このとき、燃費優先走行モードが選択されていれば(ステップS14でYESの場合)、次いで、通常走行モードに比べて電力消費率や燃料消費率を低下させることができる燃費優先走行モードでの走行駆動制御(図5中の燃費優先走行制御)を実行するための各種制御値や条件が設定され(ステップS16)、その一環として、ハイブリッド駆動装置20の断続運転の制御方法も燃費優先走行モードに対応する第2の断続運転条件に切り替えられる。
On the other hand, if the fuel efficiency priority travel mode is selected at this time (in the case of YES in step S14), then in the fuel efficiency priority travel mode in which the power consumption rate and the fuel consumption rate can be reduced compared to the normal travel mode. Various control values and conditions for executing the travel drive control (fuel efficiency priority travel control in FIG. 5) are set (step S16). As part of this, the intermittent drive control method of the
次いで、モータMG2についての基準損失マップや機関性能マップ等を参照し、燃費優先走行モードに対応する出力値Pm2が、車速に応じた所定の出力差ΔPmの範囲(ΔPm>|Pm1−Pm2|となる範囲)内で探索され、通常走行モードでの出力値Pm1に対し所定の増加率をかけて増加させた出力値Pm2となる高効率出力点の新たな動作点が設定される(ステップS17)。さらには、断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間が、通常走行モード時の加速走行の持続時間tm1に対し所定の減少率をかけて減少させた加速走行の持続時間tm2に変更される。 Next, referring to a reference loss map, an engine performance map, and the like for the motor MG2, the output value Pm2 corresponding to the fuel consumption priority driving mode is within a predetermined output difference ΔPm range (ΔPm> | Pm1-Pm2 | A new operating point of a high-efficiency output point is set which becomes an output value Pm2 increased by a predetermined increase rate with respect to the output value Pm1 in the normal travel mode (step S17). . Further, the acceleration travel duration during the intermittent operation period is changed to the acceleration travel duration tm2, which is reduced by a predetermined reduction rate with respect to the acceleration travel duration tm1 in the normal travel mode. .
一方、このような車両走行モードに応じた条件変更処理と並行して、HVECU100では、図6に示すようなハイブリッド駆動装置20の断続運転制御が実行される。
On the other hand, in parallel with the condition change process according to such a vehicle travel mode, the
図6に示す断続運転制御においては、まず、目標車速が断続運転可能車速域内か否かが判別される(ステップS21)。このとき、目標車速が断続運転可能車速域から外れていれば(ステップS21でNOの場合)、今回の処理は終了する。 In the intermittent operation control shown in FIG. 6, it is first determined whether or not the target vehicle speed is within the vehicle speed range where intermittent operation is possible (step S21). At this time, if the target vehicle speed is out of the vehicle speed range in which intermittent operation is possible (NO in step S21), the current process ends.
一方、目標車速が断続運転可能車速域内に入っていれば(ステップS21でYESの場合)、次いで、要求出力の一定時間内における変化量が予め設定された一定の変動幅内に入る状態、すなわち、運転者が略一定の駆動出力を要求する状態、または、要求出力が一定の変動幅内で漸増もしくは漸減する状態に該当するか否かが判別される(ステップS22)。 On the other hand, if the target vehicle speed is within the intermittently operable vehicle speed range (YES in step S21), then, the amount of change in the required output within a certain period of time falls within a predetermined fluctuation range, that is, Then, it is determined whether or not the driver requests a substantially constant drive output, or whether the request output gradually increases or decreases within a certain fluctuation range (step S22).
このとき、要求出力の一定時間内における変化量が一定の変動幅から外れる程度に大きければ(ステップS22でNOの場合)、次いで、非断続運転、すなわち通常の連続運転が開始される(ステップS23)。したがって、それまでに断続運転が実行されていれば、その断続運転が中断される。 At this time, if the amount of change in the required output within a certain time is large enough to deviate from the certain fluctuation range (NO in step S22), then non-intermittent operation, that is, normal continuous operation is started (step S23). ). Therefore, if the intermittent operation has been executed so far, the intermittent operation is interrupted.
次いで、要求出力の一定時間内における変化量が一定の変動幅から増加側に外れる加速要求状態であるか否かが判別される(ステップS24)。そして、このとき、判別結果がYESであれば、ハイブリッド駆動装置20のモータMG2が駆動され、あるいはエンジン10およびモータMG2が駆動されて、ハイブリッド駆動装置20によりハイブリッド車両1を加速可能な駆動出力がなされる(ステップS25)。一方、要求出力の一定時間内における変化量が一定の変動幅から減少側(アクセルOFF側)に外れる状態となっていれば、ハイブリッド駆動装置20のモータMG2が停止され、あるいはエンジン10およびモータMG2が停止されて、ハイブリッド駆動装置20による駆動出力が停止される(ステップS26)。
Next, it is determined whether or not the requested output is in an acceleration request state in which the amount of change within a certain time deviates from a certain fluctuation range to the increasing side (step S24). At this time, if the determination result is YES, the motor MG2 of the
このようなハイブリッド駆動装置20の通常出力または出力停止の処理とならなかった場合、すなわち、要求出力の一定時間内における変化量が前記一定の変動幅内に入り、運転者が略一定の駆動出力を要求する状態、または、要求出力が一定の変動幅内で漸増もしくは漸減する状態となった場合(ステップS22でYESの場合)、ハイブリッド駆動装置20の断続運転が開始される(ステップS27)。
When the normal output or the output stop process of the
この断続運転の開始に際しては、まず、図4(a)または図4(b)に示す断続開始時点T0で、ハイブリッド駆動装置20の出力を停止させ、走行中のハイブリッド車両1を惰性走行に移行させて、その車速を制御速度範囲VR1の停止終了車速V1Lまで低下させた後に、ハイブリッド駆動装置20の出力(例えば、モータMG2の駆動)を開始させる。なお、このように最初に車速を低下させることなく、断続開始時点T0から即座にハイブリッド駆動装置20の出力を開始させることもできる。
When starting this intermittent operation, first, at the intermittent start time T 0 shown in FIG. 4 (a) or FIG. 4 (b), the output of the
次いで、加速終了条件が成立したか否か、例えばハイブリッド駆動装置20からの走行駆動出力によってハイブリッド車両1が加速され、車速センサ102の検出車速が制御速度範囲VR1の加速終了車速V1Hに達したか否かが判別される(ステップS28)。この判別処理は、図4(a)、図4(b)に示す所定の加速走行の持続時間tm1、tm2が経過したか否かの判別であってもよいし、両判別のうちいずれかの判別結果に応じて次ステップに進んでもよい。
Next, whether or not the acceleration end condition is satisfied, for example, whether or not the hybrid vehicle 1 is accelerated by the travel drive output from the
この判別結果、加速終了条件が成立していれば、次いで、ハイブリッド駆動装置20のモータMG2が停止され、あるいはエンジン10およびモータMG2が停止されて、ハイブリッド駆動装置20による駆動出力が停止される(ステップS30)。このとき、ハイブリッド車両1は惰性走行に移行することになる。
If the acceleration termination condition is satisfied as a result of this determination, then the motor MG2 of the
一方、加速終了条件が成立していなければ、次いで、停止終了条件が成立したか否か、例えばハイブリッド駆動装置20からの走行駆動出力の停止によってハイブリッド車両1の車速が低下し、車速センサ102の検出車速が制御速度範囲VR1の停止終了車速V1Lに達したか否かが判別される(ステップS29)。この判別処理は、図4(a)、図4(b)に示す所定の惰性走行の持続時間t1またはt2が経過したか否かの判別であってもよいし、両判別のうちいずれかの判別結果に応じて次ステップに進んでもよい。
On the other hand, if the acceleration end condition is not satisfied, then the vehicle speed of the hybrid vehicle 1 is decreased by whether or not the stop end condition is satisfied, for example, by stopping the traveling drive output from the
この判別結果、停止終了条件が成立していれば、次いで、ハイブリッド駆動装置20のモータMG2が駆動され、あるいはエンジン10およびモータMG2が駆動されて、ハイブリッド駆動装置20による駆動出力が再開される(ステップS31)。このとき、ハイブリッド車両1は加速走行に移行することになる。
If the stop end condition is satisfied as a result of the determination, then the motor MG2 of the
一方、停止終了条件が成立していなければ、次いで、ハイブリッド駆動装置20の現在の状態(駆動出力状態または出力停止状態)が保持される(ステップS32)。
On the other hand, if the stop end condition is not satisfied, then the current state (drive output state or output stop state) of the
このように、本実施形態においては、車両走行中に燃費優先走行モードが選択されると即座に燃費優先走行モードに対応する運転条件に変更する条件変更処理(図5参照)が、ハイブリッド駆動制御の制御周期に対応して繰り返し実行されることに加え、目標車速が断続運転可能車速域内に入り、かつ、運転者が略一定の駆動出力を要求する状態で、ハイブリッド駆動装置20の断続運転を実行させる制御(図6)が、並行して実行される。
As described above, in the present embodiment, the condition change process (see FIG. 5) that immediately changes to the driving condition corresponding to the fuel consumption priority driving mode when the fuel efficiency priority driving mode is selected during vehicle driving is performed by the hybrid drive control. In addition, the
したがって、エコスイッチ104の操作によって燃費優先走行モードが選択されると、第1の断続運転条件が設定される通常走行モード時のハイブリッド駆動装置20の断続運転(モータMG2の断続運転、あるいはエンジン10およびモータMG2)によるエネルギ消費量の低減効果よりも、その断続運転によるエネルギ消費量の低減効果がさらに高まるように第2の断続運転条件が設定され、ハイブリッド駆動装置20が最も高効率の出力点での断続運転される状態に即座に移行できる。
Therefore, when the fuel efficiency priority travel mode is selected by operating the
また、通常走行モードで使用される第1の断続運転条件と燃費優先走行モードで使用される第2の断続運転条件は、要求出力に対してハイブリッド駆動装置20の断続運転時等におけるエネルギ消費量が相違するだけであり、要求出力の変化や車速その他の走行条件に応じて互いに相違させる条件設定ができ、特定の走行条件に限定されない。
The first intermittent operation condition used in the normal travel mode and the second intermittent operation condition used in the fuel consumption priority travel mode are energy consumption during the intermittent operation of the
したがって、ハイブリッド車両1の走行状態に応じてエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートする断続運転制御が可能となり、モータMG1、MG2を搭載したハイブリッド車両1における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる。 Therefore, it is possible to perform intermittent operation control that automatically supports operation with low energy consumption according to the traveling state of the hybrid vehicle 1, and sufficient power consumption and fuel consumption in the hybrid vehicle 1 equipped with the motors MG1 and MG2 are sufficient. Can be lowered.
さらに、本実施形態では、断続運転条件変更部としてのHVECU100が、エコスイッチ104により燃費優先走行モードが選択されたことを条件として、ハイブリッド駆動装置20の出力値と断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間とのうち少なくとも一方を、エネルギ消費量が低下する側の出力値Pm2または加速走行の持続時間tm2に変更するので、既存の制御手段を用いて、非常に低燃費な車両走行を実現できる。
Further, in the present embodiment, the
加えて、HVECU100が、エコスイッチ104により燃費優先走行モードが選択されたことを条件として、加速走行中のハイブリッド駆動装置20のモータMG2等の出力値を、通常走行モードの選択下におけるよりも所定の増加率だけわずかに大きい出力値Pm2に増加させることから、乗り心地や騒音環境等をほとんど悪化させることなくハイブリッド駆動装置20のモータMG2等のエネルギ効率を高めたり駆動時間を短縮したりでき、電力消費率や燃料消費率をより向上させることができる。
In addition, on the condition that the fuel economy priority travel mode is selected by the
また、加速や速度回復の速度が高まることから、加速走行から惰性走行への切替えを行う加速終了時の車速がさほど変化しない場合には、加速走行の持続時間を短縮できる。したがって、走行駆動力を変化させることなく、あるいは、運転者に違和感を生じさせるほど大きく変化させることなく、要求出力や走行状態に応じて、より高効率出力点となる断続運転に移行できる。 In addition, since the speed of acceleration and speed recovery increases, the duration of acceleration travel can be shortened when the vehicle speed at the end of acceleration for switching from acceleration travel to inertial travel does not change much. Therefore, it is possible to shift to an intermittent operation that becomes a higher efficiency output point according to the required output and the traveling state without changing the driving force or without greatly changing the driving force.
なお、車速や騒音環境の変化に対する運転者や他の乗員の許容範囲は、高速側になるほど広くなる傾向があるから、所定の出力差ΔPmを車速に応じ増加させる等して、その許容範囲内でより高効率出力点となる断続運転を実行できることになる。また、通常走行モードと燃費優先走行モードとの間における出力差ΔPmや加速走行の持続時間の差は、車速に応じて異なる値に設定できるだけでなく、他の走行条件、例えば路面の傾斜度(例えば、登坂路、下り坂)や、路面の状況(例えばウェット路面、雪道、氷結路、アスファルト、砂利道等)に応じて異なる値に設定することも考えられる。 Note that the allowable range of the driver and other occupants with respect to changes in the vehicle speed and noise environment tends to become wider as the speed increases, so that the predetermined output difference ΔPm is increased in accordance with the vehicle speed, for example. This makes it possible to perform intermittent operation with a higher efficiency output point. Further, the output difference ΔPm between the normal driving mode and the fuel efficiency priority driving mode and the difference in the duration of the acceleration driving can be set to different values depending on the vehicle speed, and other driving conditions such as the slope of the road surface ( For example, it may be possible to set different values according to uphill roads, downhills) and road surface conditions (for example, wet road surfaces, snowy roads, icy roads, asphalt, gravel roads, etc.).
このように、本実施形態においては、車両の走行状態に応じてハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、モータMG1、MG2を搭載したハイブリッド車両1における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することができる。
As described above, in the present embodiment, it is possible to automatically support the operation with low energy consumption of the
(第2実施形態)
図7(a)および図7(b)は、本発明の第2実施形態に係る車両用制御装置における異なる2つの走行モードでの原動機の断続運転の条件を対比して示すタイミングチャートである。
(Second Embodiment)
7 (a) and 7 (b) are timing charts showing the conditions of the intermittent operation of the prime mover in two different travel modes in the vehicle control apparatus according to the second embodiment of the present invention.
なお、以下に説明する各実施形態の車両用制御装置は、上述の第1実施形態と略同様な構成を有しており、そのハイブリッド駆動装置20の断続運転の条件のみが上述の第1実施形態とは異なるものである。したがって、以下の説明においては、第1実施形態の車両用制御装置と同一または類似する構成については、図1〜図3に示した第1実施形態中の対応する構成要素の符号を用いて説明する。
The vehicle control device of each embodiment described below has substantially the same configuration as that of the above-described first embodiment, and only the intermittent operation condition of the
図7(a)は、第2実施形態に係る車両用制御装置における通常走行モード(第1の走行制御モード)で適用される第1の断続運転条件を示しており、図7(b)は、燃費優先走行モード(第2の走行制御モード)で適用される第2の断続運転条件を示している。 Fig.7 (a) has shown the 1st intermittent driving | running condition applied by the normal driving mode (1st driving control mode) in the vehicle control apparatus which concerns on 2nd Embodiment, FIG.7 (b) is shown. The second intermittent operation condition applied in the fuel consumption priority traveling mode (second traveling control mode) is shown.
図7(a)に示すように、HVECU100は、断続開始時点T0から、第1実施形態の通常走行モード選択時と同様に、ハイブリッド駆動装置20の断続運転を開始させるとともに、目標車速V1Sに対して車速変化がさほど感じられない制御速度範囲VR1を設定する。また、HVECU100は、断続開始時点T0で、例えばモータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)からの出力を停止させてハイブリッド車両1を惰性走行させ、その車速を制御速度範囲VR1の停止終了車速V1Lまで低下させる。そして、車速センサ102の検出車速が停止終了車速V1Lに達すると、出力停止状態を解除して、モータMG2から出力値Pm1の動力を出力させ、所定の加速走行の持続時間tm1の間、ハイブリッド車両1を加速させる(駆動出力状態)。さらに、その加速によって車速が加速終了車速V1Hに達すると、モータMG2からの出力を停止させて所定の惰性走行の持続時間t1だけハイブリッド車両1を惰性走行させる(出力停止状態)。
As shown in FIG. 7 (a), HVECU100 from intermittent start time T 0, as in normal travel mode selection of the first embodiment, together with starting the intermittent operation of the
HVECU100は、また、目標車速が断続運転可能車速域内に入っており、かつ、要求出力が略一定に保持されている期間中は、ハイブリッド駆動装置20を上述のような断続運転状態にする。したがって、ハイブリッド駆動装置20の電力消費量や燃料消費量は少なくて済み、ハイブリッド車両1の低燃費走行が可能となる。
The
一方、図7(b)に示すように、エコスイッチ104により第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、ハイブリッド駆動装置20をより高効率・低損失となる動作点で操作させるべく、HVECU100は、モータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)の出力値を、通常走行モード時の出力値Pm1から、この出力値Pm1に対し所定の増加率(>1)をかけて増加させた出力値Pm2に変更する。また、加速終了車速V1Hと停止終了車速V1Lとのうち少なくとも一方をエネルギ消費量が低下する側に、例えば加速終了車速V1Hを通常走行モードの選択下におけるよりも大きい加速終了車速V1H´に増加させる。したがって、この場合、通常走行モード時の制御速度範囲VR1と燃費優先走行モード時の制御速度範囲VR2とは、互いに異なる速度範囲として設定される。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, on the condition that the second travel control mode is selected by the
なお、通常走行モード時の加速終了車速V1Hと燃費優先走行モード時の加速終了車速V1H´の差ΔV1Hは、目標車速に応じて段階的にまたは無段階に可変設定してもよい。また、HVECU100は、通常走行モード時の加速終了車速V1Hを燃費優先走行モード時の加速終了車速V1H´に増加させるのでなく、断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間を、通常走行モード時の断続運転条件の一部である加速走行の持続時間tm1から、この持続時間tm1に対し所定の減少率(<1)をかけて減少させた加速走行の持続時間tm2に変更するものであってもよい。
Note that the difference ΔV1H between the acceleration end vehicle speed V1H in the normal travel mode and the acceleration end vehicle speed V1H ′ in the fuel efficiency priority travel mode may be variably set stepwise or steplessly according to the target vehicle speed. Further, the
HVECU100は、また、出力値Pm2を設定するに際して基準損失マップや機関性能マップを参照し、出力値Pm2を前記増加率に対応する所定の出力差ΔPmの範囲内で探索し、設定するようになっている。
The
本実施形態では、このように、エコスイッチ104により燃費優先走行モードが選択されたことを条件として、通常走行モード時の出力値Pm1から燃費優先走行モード時の出力値Pm2に増加させるとともに、加速終了車速V1Hを通常走行モードの選択下におけるよりも大きい車速値V1H´に増加させる。
In the present embodiment, on the condition that the fuel efficiency priority travel mode is selected by the
したがって、燃費優先走行モードが選択されると、そのときの要求出力や走行状態に応じて、より高効率出力点となる断続運転に円滑に移行できる。しかも、加速走行中におけるハイブリッド駆動装置20のモータMG2等の出力が増加されてハイブリッド駆動装置20のモータMG2等のエネルギ効率が高まり、加速や速度回復の速度が高まるので、加速終了車速を通常走行モードの選択下におけるよりも大きい車速値に増加させても、違和感が生じ難い。さらに、加速終了車速V1Hの増加率に応じて断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間を適宜調整することによって、車両の乗り心地の低下も防止できる。
Therefore, when the fuel consumption priority traveling mode is selected, it is possible to smoothly shift to intermittent operation that becomes a higher efficiency output point according to the required output and traveling state at that time. In addition, since the output of the motor MG2 of the
本実施形態においても、車両の走行状態に応じてハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、モータMG1、MG2を搭載したハイブリッド車両1における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することができる。
Also in the present embodiment, it is possible to automatically support the operation with low energy consumption of the
(第3実施形態)
図8(a)および図8(b)は、本発明の第3実施形態に係る車両用制御装置における異なる2つの走行モードでの原動機の断続運転の条件を対比して示すタイミングチャートであり、図8(a)は通常走行モードで適用される第1の断続運転条件を、図8(b)は燃費優先走行モードで適用される第2の断続運転条件を、それぞれ示している。
(Third embodiment)
FIG. 8A and FIG. 8B are timing charts showing the conditions of the intermittent operation of the prime mover in two different traveling modes in the vehicle control device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 8A shows a first intermittent operation condition applied in the normal travel mode, and FIG. 8B shows a second intermittent operation condition applied in the fuel consumption priority travel mode.
図8(a)に示すように、HVECU100は、断続開始時点T0から、第1、第2実施形態の通常走行モード選択時と同様に、ハイブリッド駆動装置20の断続運転を開始させるとともに、目標車速V1Sに対して車速変化がさほど感じられない制御速度範囲VR1を設定する。また、HVECU100は、断続開始時点T0で、例えばモータMG2(あるいはモータMG2およびエンジン10)からの出力を停止させてハイブリッド車両1を惰性走行させ、その車速を停止終了車速V1Lまで低下させる。そして、車速センサ102の検出車速が停止終了車速V1Lに達すると、出力停止状態を解除して、モータMG2から出力値Pm1の動力を出力させ、所定の加速走行の持続時間tm1の間、ハイブリッド車両1を加速させる(駆動出力状態)。さらに、その加速によって車速が加速終了車速V1Hに達すると、モータMG2からの出力を停止させて所定の惰性走行の持続時間t1だけハイブリッド車両1を惰性走行させる(出力停止状態)。
As shown in FIG. 8 (a), HVECU100 from intermittent start time T 0, first, similarly to the normal driving mode selection of the second embodiment, together with starting the intermittent operation of the
HVECU100は、また、目標車速が断続運転可能車速域内に入っており、かつ、要求出力が略一定に保持されている期間中は、ハイブリッド駆動装置20を上述のような断続運転状態にする。したがって、ハイブリッド駆動装置20の電力消費量や燃料消費量は少なくて済み、ハイブリッド車両1の低燃費走行が可能となる。
The
一方、図8(b)に示すように、HVECU100は、エコスイッチ104により第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、ハイブリッド駆動装置20をより高効率・低損失となる動作点で操作させるべく、モータMG2の出力値を、通常走行モード時の出力値Pm1から、この出力値Pm1に対し所定の増加率(>1)をかけて増加させた出力値Pm2に変更する。
On the other hand, as shown in FIG. 8 (b), the
また、加速終了車速V1Hと停止終了車速V1Lとのうち双方をエネルギ消費量が低下する側に変更する。例えば、加速終了車速を通常走行モードの選択下における車速値V1Hよりも大きい加速終了車速V1H´に増加させるとともに、停止終了車速を通常走行モードの選択下における車速値V1Lよりも小さい停止終了車速V1L´に減少させる。この場合、通常走行モード時の制御速度範囲VR1と燃費優先走行モード時の制御速度範囲VR3とは、互いに異なる速度範囲として設定される。 Further, both the acceleration end vehicle speed V1H and the stop end vehicle speed V1L are changed to the side where the energy consumption is reduced. For example, the acceleration end vehicle speed is increased to the acceleration end vehicle speed V1H ′ larger than the vehicle speed value V1H under the normal travel mode selection, and the stop end vehicle speed V1L is smaller than the vehicle speed value V1L under the normal travel mode selection. Reduce to ´. In this case, the control speed range VR1 in the normal travel mode and the control speed range VR3 in the fuel efficiency priority travel mode are set as different speed ranges.
HVECU100は、さらに、通常走行モードの選択下における停止終了車速V1Lよりも燃費優先走行モードの選択下における停止終了車速V1L´を低下させることを条件として、停止終了車速V1Lの低下率(<1)に応じて断続運転の実行期間中における惰性走行の持続時間t2を調整(例えば長い時間に変更)できるようになっている。
The
HVECU100は、また、出力値Pm2を設定するに際して基準損失マップや機関性能マップを参照し、出力値Pm2を前記増加率に対応する所定の出力差ΔPmの範囲内で探索し、設定するようになっている。
The
本実施形態では、このように、エコスイッチ104により燃費優先走行モードが選択されたことを条件として、通常走行モード時の出力値Pm1から燃費優先走行モード時の出力値Pm2に増加させるとともに、加速終了車速V1Hと停止終了車速V1Lとのうち双方をエネルギ消費量が低下する側に変更する。
In the present embodiment, on the condition that the fuel efficiency priority travel mode is selected by the
したがって、燃費優先走行モードが選択されると、そのときの要求出力や走行状態に応じて、より高効率出力点となる断続運転に円滑に移行できる。しかも、加速走行中におけるハイブリッド駆動装置20のモータMG2等の出力が増加されてモータMG2等のエネルギ効率が高まり、加速や速度回復の速度が高まるので、加速終了車速を通常走行モードの選択下におけるよりも大きい車速値に増加させても、違和感が生じ難い。さらに、停止終了車速V1Lの増加率に応じて断続運転の実行期間中における惰性走行の持続時間を適宜長くすることによって、車両の乗り心地を低下させることなくエネルギ消費量をより低下させることができる。
Therefore, when the fuel consumption priority traveling mode is selected, it is possible to smoothly shift to intermittent operation that becomes a higher efficiency output point according to the required output and traveling state at that time. Moreover, since the output of the motor MG2 and the like of the
本実施形態においても、車両の走行状態に応じてハイブリッド駆動装置20のエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、モータMG1、MG2を搭載したハイブリッド車両1における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することができる。
Also in the present embodiment, it is possible to automatically support the operation with low energy consumption of the
なお、上述の各実施形態においては、モータMG1、MG2およびエンジン10のうち少なくとも1つからの動力を基に走行駆動力を発生させるハイブリッド駆動装置20を備えていたが、少なくとも1つの電動機(電動モータ)を走行駆動用の原動機として備えた車両であれば、電気自動車であってもハイブリッド車両であっても、本発明を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the
また、上述の各実施形態においては、加速走行中におけるハイブリッド駆動装置20の出力値を増加させた方が高効率となる場合に、加速走行中における原動機の出力が増加され、断続運転の実行期間中における加速走行の持続時間を短くした方が高効率となる場合に、その加速走行の持続時間が短縮されるものとしたが、出力変化の方向が逆の場合もあり得ることはいうまでもない。
Further, in each of the above-described embodiments, when the output value of the
さらに、出力差ΔPmの値は、車速に応じて段階的にまたは無段階に変化し得るものとしたが、制御系で把握される他の原動機の運転効率の推移等に基づいて、その値を補正することも考えられる。また、動力伝達機構の一部を構成する減速機構70は、図1に示すものに限らず、他のギヤ構成を採ることができることは勿論であるし、変速機を含んで構成されてもよい。
Furthermore, although the value of the output difference ΔPm can be changed stepwise or steplessly depending on the vehicle speed, the value of the output difference ΔPm is changed based on the transition of the driving efficiency of other prime movers grasped by the control system. It is also possible to correct it. Further, the
以上説明したように、本発明に係る車両用制御装置は、車両の走行状態に応じて駆動出力用の原動機のエネルギ消費量の少ない運転を自動的にサポートすることができ、電動機を搭載した車両における電力消費量や燃料消費量を十分に低下させることができる車両用制御装置を提供することができるという効果を奏する。このような本発明は、走行駆動用の原動機として少なくとも電動機を備えた車両に装備される車両用制御装置、特にその原動機のエネルギ消費量を抑える制御を実行する車両用制御装置全般に有用である。 As described above, the control device for a vehicle according to the present invention can automatically support the operation with a small energy consumption of the prime mover for driving output according to the traveling state of the vehicle, and is equipped with a motor. There is an effect that it is possible to provide a vehicle control device that can sufficiently reduce the power consumption and the fuel consumption. The present invention as described above is useful for a vehicular control device mounted on a vehicle having at least an electric motor as a prime mover for traveling driving, and particularly for a vehicular control device that executes control for suppressing energy consumption of the prime mover. .
1 ハイブリッド車両(車両)
2 走行駆動車輪(駆動輪)
3 ドライブシャフト(駆動軸)
10 エンジン(内燃機関、原動機)
20 ハイブリッド駆動装置
30 車両用制御装置
40 動力分割統合機構(動力伝達機構)
40a 第1の遊星歯車機構
40c 第2の遊星歯車機構
49 カウンタドライブギヤ
51、52 ロータ
53、54 ステータ
60 モータECU
61、62 インバータ
70 減速機構(動力伝達機構)
80 差動機構(動力伝達機構)
100 HVECU(ハイブリッド駆動システム制御用の電子制御ユニット、断続運転条件変更部)
101 アクセルポジションセンサ
102 車速センサ
103 EV走行選択スイッチ(電気自動車走行選択スイッチ)
104 エコスイッチ(モード選択部)
105 二次電池(ハイブリッド駆動用のバッテリ)
106 昇圧コンバータ
107 電池ECU
MG1、MG2 モータ(モータジェネレータ、電動機、原動機)
Pm1、Pm2 出力値
t1、t2 惰性走行の持続時間
tm1、tm2 加速走行の持続時間
V1H、V1H´ 加速終了車速(上限車速、車速値)
V1L、V1L´ 停止終了車速(下限車速、車速値)
VR1、VR2、VR3 制御速度範囲
V1S 目標車速
1 Hybrid vehicle (vehicle)
2 Traveling drive wheels (drive wheels)
3 Drive shaft (drive shaft)
10 Engine (Internal combustion engine, prime mover)
DESCRIPTION OF
40a First
61, 62
80 Differential mechanism (power transmission mechanism)
100 HVECU (electronic control unit for hybrid drive system control, intermittent operation condition changing unit)
101
104 Eco switch (mode selection part)
105 Secondary battery (battery for hybrid drive)
106
MG1, MG2 motor (motor generator, electric motor, prime mover)
Pm1, Pm2 Output value t1, t2 Inertia travel duration tm1, tm2 Acceleration travel duration V1H, V1H 'Acceleration end vehicle speed (upper limit vehicle speed, vehicle speed value)
V1L, V1L 'Stop end vehicle speed (lower limit vehicle speed, vehicle speed value)
VR1, VR2, VR3 Control speed range V1S Target vehicle speed
Claims (10)
前記要求出力が予め設定された変動幅内に保持されていることを条件に、前記原動機の出力を断続させる断続運転を実行して、前記車両を前記走行駆動力で加速する加速走行と前記車両を惰性で走行させる惰性走行とを交互に実行させる車両用制御装置であって、
前記要求出力に対する前記原動機のエネルギ消費量が互いに相違する第1の走行制御モードおよび第2の走行制御モードのうち任意の走行制御モードを選択可能なモード選択部と、
前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたとき、前記断続運転の条件を、前記第1の走行制御モードが選択されたときよりも前記原動機および前記動力伝達機構のエネルギ消費量が低下する条件に変更する断続運転条件変更部と、を備え、
前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件に、前記加速走行時における前記電動機の出力増加側の所定の出力差の範囲内で、予め設定した基準制御動作点に対し前記エネルギ消費量が低下する高効率出力点を前記原動機の特性マップを基に探索して、前記第1の走行制御モードが選択されたときに比べ前記原動機の出力値を増加させるか該出力値の増加に伴って前記加速走行の持続時間を短くする断続運転条件変更処理を実行することを特徴とする車両用制御装置。 A prime mover controlled according to a required output and a power transmission mechanism that generates a driving force for driving according to the output of the prime mover, and the prime mover is mounted on a vehicle constituted by at least an electric motor,
Accelerated traveling for accelerating the vehicle with the traveling driving force by executing intermittent operation for intermittently outputting the output of the prime mover on condition that the required output is maintained within a preset fluctuation range and the vehicle A vehicle control device that alternately executes inertial traveling that causes a vehicle to travel inertially,
A mode selection unit capable of selecting an arbitrary traveling control mode among the first traveling control mode and the second traveling control mode in which energy consumption amounts of the prime mover with respect to the requested output are different from each other;
When the second travel control mode is selected by the mode selection unit, the intermittent operation conditions are set such that the energy consumption of the prime mover and the power transmission mechanism is greater than when the first travel control mode is selected. An intermittent operation condition changing unit that changes to a condition where the
The intermittent operation condition change unit is within a range of a predetermined output difference on the output increase side of the electric motor during the acceleration travel, on the condition that the second travel control mode is selected by the mode selection unit, A high-efficiency output point at which the energy consumption is reduced with respect to a preset reference control operating point is searched based on a characteristic map of the prime mover, and the prime mover of the prime mover is compared with when the first traveling control mode is selected. A vehicle control apparatus that performs an intermittent operation condition changing process for increasing an output value or shortening a duration of the accelerated traveling as the output value increases .
前記断続運転条件変更部は、前記モード選択部により前記第2の走行制御モードが選択されたことを条件として、前記加速終了車速と前記停止終了車速とのうち少なくとも一方を、前記エネルギ消費量が低下する側に変更することを特徴とする請求項1ないし請求項4のうちいずれか1の請求項に記載の車両用制御装置。 The conditions of the intermittent operation include an acceleration end vehicle speed for ending the operation state of the prime mover for each acceleration travel during the intermittent operation execution period, and a stop of the prime mover for each inertial travel during the intermittent operation execution period. Including at least one of a stop end vehicle speed for ending the state,
The intermittent operation condition change unit is configured such that the energy consumption amount is set to at least one of the acceleration end vehicle speed and the stop end vehicle speed on condition that the second travel control mode is selected by the mode selection unit. The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vehicle control device is changed to a lowering side.
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