JP5853505B2 - 車両の回生発電制御装置 - Google Patents
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Description
前記無段変速機は、駆動輪に対して動力を伝達する。
前記発電機は、動力伝達経路からの動力により発電を行う。
前記回生発電制御手段は、アクセルオフ操作によるコースト走行時に、前記無段変速機への変速油圧の元圧であるライン圧を低下させた上で回生発電を行う。
この車両の回生発電制御装置において、
前記回生発電制御手段は、前記無段変速機の目標変速比を1近傍の値とする変速比制御である変速比1近傍制御によりライン圧を低下させる。
前記変速比1近傍制御を実施しない通常走行時に必要となるオイルポンプ負荷とフリクションの積分値による第1仕事量を演算する。
前記変速比1近傍制御を実施した場合に必要となるオイルポンプ負荷とフリクションの積分値による第2仕事量を演算する。
前記第1仕事量と前記第2仕事量の差分が設定値以上であるとき、前記変速比1近傍制御を開始する。
すなわち、回生発電を行うとき、ライン圧を低下させることで、ライン圧を作り出すオイルポンプの負荷が低減される。このため、ポンプ負荷低減分を、回生電力としてバッテリに蓄積することができ、燃費や電費が向上する。
この結果、アクセルオフ操作によるコースト走行時、車両トータルとしてのエネルギ回収率の改善を図ることができる。
実施例1の車両の回生発電制御装置の構成を、「全体システム構成」、「副変速機付き無段変速機構成」、「回生発電制御構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の回生発電制御装置が適用された前輪駆動または後輪駆動によるハイブリッド車両を示す全体システム図である。
ハイブリッド車両の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、第1クラッチコントローラ5と、CVTコントローラ7と、ブレーキコントローラ9と、ナビゲーションコントローラ23と、定速走行制御コントローラ24と、統合コントローラ10と、を有して構成されている。なお、各コントローラ1,2,5,7,9,23,24と、統合コントローラ10とは、情報交換が互いに可能なCAN通信線11を介して接続されている。
図2は、副変速機付き無段変速機の概略構成を示し、図3は、副変速機付き無段変速機の変速線図を示す。以下、図2及び図3に基づいて、副変速機付き無段変速機CVTの構成を説明する。
図4は、実施例1の統合コントローラ10で行われる回生発電制御処理のメインルーチンを示すフローチャートであり、図5は、回生発電制御処理のうちip=1近傍制御処理を示すフローチャートである(回生発電制御手段)。以下、図4及び図5に基づき、回生発電制御構成をあらわす各ステップについて説明する。なお、図4及び図5のフローチャートは、ASCDやACC等による定速走行制御の選択時に実行される。
ここで、制御開始距離は、前方道路の路面勾配が下り勾配であるとき、車両が降坂路にさしかかる前にip=1近傍制御を開始する距離である。制御開始距離の演算は、地形情報からの勾配継続距離と、現在の車速、副変速機付き無段変速機CVTの変速速度等により最適な距離が演算される。
ここで、各フリクション情報は、各モジュールの動作条件によりマップを予め作成しておき、その値を読み出すことにより制御開始から終了までのフリクション、および減速度等のプロファイルを規定する。また、オイルポンプ負荷は、現在の変速比ipを保つライン圧制御を行うときのポンプ負荷とする。
ここで、各フリクション情報は、ステップS2と同様であり、オイルポンプ負荷は、変速比ipを、ip=1とする最小ライン圧制御を行うときのポンプ負荷とする。
ここで、仕事量Aと仕事量Bの差分は、ライン圧PLを低下させることで増加する回生エネルギと、ライン圧PLを低下させるのに必要なエネルギと、の差であるエネルギ収支に相当する(エネルギ収支演算手段)。
また、Cの値は、エネルギ回収率を規定する係数であるが、制御上、ドライバに違和感を与えない範囲でなるべく小さな値に設定される。
このステップS5では、ip=1近傍制御の実施によりライン圧PLを下げた上でモータ/ジェネレータMGにより回生発電が行われる。
ここで、終了制御開始距離は、制御開始距離と同様に、勾配継続距離と、現在の車速、副変速機付き無段変速機CVTの変速速度等により計算する。
すなわち、通常のACC等による定速走行制御に移行する。そして、ACC等による定速走行制御時は、常にステップS1に戻り、エネルギ回収のための判断/制御を繰り返す。
ここで、目標スロットル開度と目標減速度は、パラメータの中で単位時間の変化率が最小であるベルト式無段変速機構34の変速速度に基づいてステップS1〜ステップS2にて目標減速度のプロファイルを計算し、目標減速度のプロファイルに基づいて演算する。
ここで、ip=1近傍制御は、時定数の大きなCVT変速比制御から開始される。変速比許容誤差αは、現在の変速比と単位時間当たりの変速速度より計算する。
このスロットル開度制御は、減速度を制御するためであり、急激にスロットル開度を制御すると違和感が生じるため定数βにて変化を抑制する。
この減速度補償制御は、上記変速比制御と上記スロットル開度制御の結果、あらかじめ予測した減速度のプロファイルとの誤差が生じた場合にはその差分を補償するために行う。減速度補償制御でのパラメータは、変速比とスロットル開度であり、必要な時定数に応じて変速比、もしくは、スロットル開度を適切に割り当て、減速度変化率により違和感を与えないように設定した定数γを超えないように実施する。
ここで、ip=1近傍制御終了へ進むと制御ルーチンは終了であるが、終了制御開始距離の判定(ステップS6)の条件が成立するまでは、同サブルーチンが呼び出される。尚、パラメータC、α、β、およびγは、車両の特性により異なる値であるため、実験により最適値を得ることになる。
まず、「回生発電制御技術の課題」の説明を行う。続いて、実施例1の車両の回生発電制御装置における作用を、「回生発電制御技術の背景と考え方」、「コースト定速走行時の回生発電制御作用」、「コースト定速走行時のip=1近傍制御作用」、「コースト定速走行時の燃費向上作用」に分けて説明する。
ASCDやACC等による定速走行時に、燃費を向上させるには、ドライブ側でエンジン運転効率の良い回転域に無段変速機の変速比を制御するのが一般的である。それに対して、コースト側では車両の慣性エネルギを効率良く回生することが必要となる。
そこで、オルタネータの回生効率のみに注目するのではなく、車両トータルの効率を考え、無段変速機やエンジンのフリクションを下げる事でオルタネータの効率がさほど良くない領域でも所望の回生量を実現することが可能となる。
(a) ASCDやACC等により定速走行モードが設定され、ドライバがアクセルから足を離していること。
(b) ナビゲーションシステム等にからの勾配情報から推測される制御のエネルギ収支が通常制御よりも小であること。
(c) 制御中に走行路が変わらないこと。すなわち、ip=1近傍制御を実施する区間に分岐がないこと。
等が挙げられる。
上記のように、降坂路でのコースト定速走行時、所定の条件が成立すると、ip=1近傍制御に移行し、ライン圧PLを低下させた上で、回生発電制御を実施する。以下、図4に基づき、これを反映するコースト定速走行時の回生発電制御作用を説明する。
このように、回生発電を行うとき、ip=1近傍制御によりライン圧PLを低下させることで、ライン圧PLを作り出すメインオイルポンプM-O/PやサブオイルポンプS-O/Pによるポンプ負荷が低減される。そして、ライン圧PLが低下することによりベルト式無段変速機構34のプーリ推力(=ベルトクランプ力)が低下し、図6の矢印に示すように、ベルト巻き付け径を同径とするip=1に向かって変速比が移行する。そして、ip=1に向かっての変速比移行に伴い、図7に示すように、副変速機付き無段変速機CVTでのフリクショントルクが低減される。このため、ポンプ負荷低減分とフリクショントルク低減分を、回生電力としてバッテリ4に蓄積することができ、燃費が向上する。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、車両トータルとしてのエネルギ回収率の改善が図られる。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、ip=1近傍制御の実施により、図7に示すように、CVTフリクショントルクを最大限まで低減させることができるというように、車両トータルとしてのエネルギ回収率の高い改善代が確保される。
この構成により、降坂路に到達する前の変速比から変速比ip=1に移行するまでに時間がかかる場合であっても、降坂路への到達に先行して変速比ip=1への移行を終えることができる。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、降坂路に到達するまでに副変速機付き無段変速機CVTへのライン圧PLを下げることで、降坂路に到達してからの回生発電量がより拡大される。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、降坂路が終了する前に変速比を元に戻しておくことで、平坦路走行時に変速することで発生する違和感が防止される。
したがって、不用意に変速比ipを1とするip=1近傍制御に入ることで、むしろ燃費悪化を招くことが防止される。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、副変速機付き無段変速機CVTへのライン圧PLを低下させる制御を実施可能な走行状態が増加することで、より燃費を向上させる頻度が高められる。
上記のように、コースト定速走行時に回生発電制御を行うとき、ライン圧PLを低下させるためにip=1近傍制御を用いた。よって、ip=1近傍制御に移行した後、走行路勾配の変化による減速度の違和感を与えない工夫が必要である。以下、図5に基づき、これを反映するコースト定速走行時のip=1近傍制御作用を説明する。
この構成により、ライン圧PLを低下させるip=1近傍制御を実行することで、ip=1近傍制御への移行後、走行路勾配に微小な変化があったとしても、エンジン負荷を変えるスロットル開度制御により柔軟に対応して目標減速度に近い実減速度が保たれる。
したがって、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、回生発電中の走行路勾配の変化にかかわらず、スロットル開度制御により目標減速度を保つことで、ドライバに与える減速違和感が防止される。
上記のように、降坂路でのコースト定速走行時、回生発電を行うのは、エンジンEngによる駆動分担を減少し、燃費を向上させるたである。以下、図8に示すタームチャートに基づき、これを反映するコースト定速走行時の燃費向上作用を説明する。
実施例1のハイブリッド車両の回生発電制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
動力伝達経路からの動力により発電を行う発電機(モータ/ジェネレータMG)と、
アクセルオフ操作によるコースト走行時に、前記無段変速機(副変速機付き無段変速機CVT)への変速油圧の元圧であるライン圧PLを低下させた上で回生発電を行う回生発電制御手段(図4,図5)と、
を備える。
このため、アクセルオフ操作によるコースト走行時、車両トータルとしてのエネルギ回収率の改善を図ることができる。
前記回生発電制御手段(図4,図5)は、前記道路状況検出手段(ナビゲーションコントローラ23)により所定の降坂路が近づいたと判断される場合に、車両が降坂路にさしかかる前に、ライン圧PLの低下制御を開始する(ステップS4→ステップS5)。
このため、(1)の効果に加え、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、降坂路に到達するまでに無段変速機(副変速機付き無段変速機CVT)へのライン圧PLを下げることで、降坂路に到達してからの回生発電量をより拡大することができる。
このため、(2)の効果に加え、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、降坂路が終了する前に変速比を元に戻しておくことで、平坦路走行時に復帰した後で変速することにより発生する違和感を防止することができる。
前記回生発電制御手段(図4,図5)は、前記道路状況検出手段(ナビゲーションコントローラ23)により検出された降坂路に車両が近づく前に、ライン圧PLを低下させるのに必要なエネルギよりも、ライン圧PLを低下させることで増加する回生エネルギが大きいと判断される場合に、前記無段変速機(副変速機付き無段変速機CVT)へのライン圧PLを低下させる制御を行う(ステップS4→ステップS5)。
このため、(2)または(3)の効果に加え、ライン圧PLを低下するとエネルギ収支がマイナスとなる場合、不用意にライン圧PLを低下させる制御に入ることで燃費悪化を招くことを防止することができる。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、ip=1近傍制御の実施により、CVTフリクショントルクを最大限まで低減させることが可能であり、車両トータルとしてのエネルギ回収率の高い改善代を確保することができる。
このため、(1)〜(5)の効果に加え、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、副変速機付き無段変速機CVTへのライン圧PLを低下させる制御を実施可能な走行状態が増加することで、より燃費を向上させる頻度を高めることができる。
前記回生発電制御手段(図4,図5)は、ライン圧PLを低下させる変速比制御を行う際、目標減速度を演算する目標減速度演算部(ステップS51)と、前記目標減速度と実減速度の差を、前記エンジンEngのスロットル開度を制御することで補償する減速度補償制御部(ステップS57)と、を有する。
このため、(1)〜(6)の効果に加え、降坂路でのコースト定速走行時に回生発電を行うとき、回生発電中の走行路勾配の変化にかかわらず、スロットル開度制御により目標減速度を保つことで、ドライバに与える減速違和感を防止することができる。
MG モータ/ジェネレータ(発電機)
M-O/P メインオイルポンプ
S-O/P サブオイルポンプ
CVT 副変速機付き無段変速機(無段変速機)
IN 変速機入力軸
OUT 変速機出力軸
LT 左タイヤ(駆動輪)
RT 右タイヤ(駆動輪)
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
7 CVTコントローラ
10 統合コントローラ
23 ナビゲーションコントローラ(道路状況検出手段)
24 定速走行制御コントローラ
Claims (5)
- 駆動輪に対して動力を伝達する無段変速機と、
動力伝達経路からの動力により発電を行う発電機と、
アクセルオフ操作によるコースト走行時に、前記無段変速機への変速油圧の元圧であるライン圧を低下させた上で回生発電を行う回生発電制御手段と、
を備える車両の回生発電制御装置において、
前記回生発電制御手段は、前記無段変速機の目標変速比を1近傍の値とする変速比制御である変速比1近傍制御によりライン圧を低下させ、
前記変速比1近傍制御を実施しない通常走行時に必要となるオイルポンプ負荷とフリクションの積分値による第1仕事量を演算し、
前記変速比1近傍制御を実施した場合に必要となるオイルポンプ負荷とフリクションの積分値による第2仕事量を演算し、
前記第1仕事量と前記第2仕事量の差分が設定値以上であるとき、前記変速比1近傍制御を開始する
ことを特徴とする車両の回生発電制御装置。 - 請求項1に記載された車両の回生発電制御装置において、
車両が走行している道路状況を検出する道路状況検出手段と、を備え、
前記回生発電制御手段は、前記道路状況検出手段により所定の降坂路が近づいたと判断される場合に、車両が降坂路にさしかかる前に、前記変速比1近傍制御を開始する
ことを特徴とする車両の回生発電制御装置。 - 請求項2に記載された車両の回生発電制御装置において、
前記回生発電制御手段は、前記道路状況検出手段により所定の降坂路が終了すると判断される場合に、降坂路が終了する前に、前記変速比1近傍制御を、アクセル開度と車速により目標変速比を決める通常の変速比制御に戻しておく
ことを特徴とする車両の回生発電制御装置。 - 請求項1から請求項3までの何れか1項に記載された車両の回生発電制御装置において、
前記無段変速機は、無段変速機構に副変速機構を組み合わせた副変速機付き無段変速機である
ことを特徴とする車両の回生発電制御装置。 - 請求項1から請求項4までの何れか1項に記載された車両の回生発電制御装置において、
前記動力伝達経路にエンジンを備え、
前記回生発電制御手段は、ライン圧を低下させる前記変速比1近傍制御を行う際、目標減速度を演算する目標減速度演算部と、前記目標減速度と実減速度の差を、前記エンジンのスロットル開度を制御することで補償する減速度補償制御部と、を有する
ことを特徴とする車両の回生発電制御装置。
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