JP6094301B2 - Hybrid car - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に動力を入出力可能な第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle. More specifically, the present invention relates to an engine, a first motor, a driving shaft coupled to an axle, an output shaft of the engine, and a planetary gear having three rotating elements connected to a rotating shaft of the first motor. The present invention relates to a hybrid vehicle including a second motor capable of inputting / outputting power to / from a drive shaft, and a battery capable of exchanging electric power with the first motor and the second motor.
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンのクランクシャフトと第1モータの回転軸とにリングギヤとキャリアとサンギヤとが接続された動力分配統合機構と、駆動軸に回転子が接続された第2モータと、第1モータや第2モータと電力をやりとりするバッテリと、を備え、バッテリの入力制限に基づいて間欠運転禁止車速を設定し、エンジンの停止中に、車速が間欠運転禁止車速未満のときには所定の始動条件が成立したときにエンジンを始動し、車速が間欠運転禁止車速以上のときには所定の始動条件に拘わらずエンジンを始動するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、こうした制御を行なうことにより、エンジンを始動するときにバッテリに入力制限を超える電力が入力されるのを抑制している。 Conventionally, in this type of hybrid vehicle, an engine, a first motor, a drive shaft coupled to an axle, a crankshaft of the engine, and a rotary shaft of the first motor are connected to a ring gear, a carrier, and a sun gear. A distribution integration mechanism, a second motor having a rotor connected to the drive shaft, and a battery that exchanges electric power with the first motor and the second motor, and setting an intermittent operation prohibition vehicle speed based on the input limit of the battery When the vehicle speed is lower than the intermittent operation prohibited vehicle speed while the engine is stopped, the engine is started when the predetermined start condition is satisfied, and when the vehicle speed is higher than the intermittent operation prohibited vehicle speed, the engine is started regardless of the predetermined start condition. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this hybrid vehicle, by performing such control, when the engine is started, the input of electric power exceeding the input limit to the battery is suppressed.
上述のハイブリッド自動車では、バッテリの温度が低く且つバッテリの残容量が大きいときには、入力制限の大きさが十分に小さい(大きく制限された値となる)ことから、間欠運転禁止車速が低くなり、所定の始動条件に拘わらず低車速でエンジンを始動しなければならなくなる、という課題があった。 In the hybrid vehicle described above, when the battery temperature is low and the remaining capacity of the battery is large, the input restriction is sufficiently small (a greatly restricted value), so that the intermittent operation prohibition vehicle speed becomes low, and the predetermined vehicle There was a problem that the engine had to be started at a low vehicle speed regardless of the starting conditions.
本発明のハイブリッド自動車は、エンジンを運転停止して走行している最中に低車速でエンジンを始動しなければならなくなるのを抑制することを主目的とする。 The main purpose of the hybrid vehicle of the present invention is to suppress the necessity of starting the engine at a low vehicle speed while the engine is stopped and traveling.
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、前記駆動軸に動力を入出力可能な第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力をやりとり可能なバッテリと、前記エンジンを運転停止して前記第2モータからの動力によって走行するモータ走行中には、前記エンジンの始動時に前記バッテリに入出力される電力が前記バッテリの始動判定用入力制限を超えるのが予測されたときに、前記第1モータによって前記エンジンがモータリングされて始動されるよう該エンジンと該第1モータとを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御手段は、前記モータ走行中には、前記バッテリの温度が温度閾値以上のときまたは前記バッテリの蓄電割合が蓄電割合閾値以下のときには、前記バッテリの温度と蓄電割合とに基づく第1の値を前記始動判定用入力制限に設定し、前記バッテリの温度が前記温度閾値未満で且つ前記バッテリの蓄電割合が前記蓄電割合閾値以上のときには、前記第1の値より絶対値が大きな第2の値を前記始動判定用入力制限に設定する手段である、
ことを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An engine, a first motor, a drive shaft connected to an axle, a planetary gear in which three rotation elements are connected to the output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and input / output power to and from the drive shaft A second motor that can be used, a battery that can exchange power with the first motor and the second motor, and a motor that travels with power from the second motor while the engine is stopped. The engine and the engine so that the engine is motored and started by the first motor when it is predicted that the electric power input / output to / from the battery at the start of the battery exceeds an input limit for starting determination of the battery. A hybrid vehicle comprising a control means for controlling the first motor,
The control means is configured to provide a first value based on the battery temperature and the storage ratio when the temperature of the battery is equal to or higher than a temperature threshold or when the storage ratio of the battery is equal to or lower than a storage ratio threshold during the motor running. Is set to the start determination input limit, and when the battery temperature is lower than the temperature threshold and the battery storage ratio is equal to or higher than the power storage ratio threshold, the second value having a larger absolute value than the first value. Is a means for setting the start determination input limit,
This is the gist.
この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンを運転停止して第2モータからの動力によって走行するモータ走行中には、始動時充電電力(エンジンの始動時にバッテリに充電されると想定され且つ車速が高いほど絶対値が大きくなる電力)の絶対値がバッテリの始動判定用入力制限の絶対値よりも大きいときに、第1モータによってエンジンがモータリングされて始動されるようエンジンと第1モータとを制御するものにおいて、モータ走行中には、バッテリの温度が温度閾値以上のときまたはバッテリの蓄電割合が蓄電割合閾値以下のときには、バッテリの温度が低いほど絶対値が小さくなると共にバッテリの蓄電割合が高いほど絶対値が小さくなる第1の値を始動判定用入力制限に設定し、バッテリの温度が温度閾値未満で且つバッテリの蓄電割合が蓄電割合閾値以上のときには、第1の値より絶対値が大きな第2の値を始動判定用入力制限に設定する。バッテリの温度が低く且つ蓄電割合が高いときには、第1の値の絶対値が十分に小さくなる(大きく制限された値となる)。したがって、このように始動判定用入力制限を設定することにより、バッテリの温度が低く且つ蓄電割合が高いとき、即ち、第1の値の絶対値が十分に小さいときに、他の始動条件(車両に要求される要求パワーの条件など)に拘わらず低車速でエンジンを始動しなければならなくなるのを抑制することができる。ここで、第1の値,第2の値は、それぞれ、第1の時間,第1の時間より短い第2の時間に亘ってバッテリを充電可能な電力(バッテリの電圧が許容上限電圧を超えない電力)である、ものとすることもできる。また、第2の値は、第1の値より所定値だけ大きな値である、ものとすることもできる。
In the hybrid vehicle of the present invention, when the motor is running with the engine stopped and running with the power from the second motor, the charging power at the time of starting (it is assumed that the battery is charged at the time of starting the engine and the vehicle speed is high. The engine and the first motor are controlled so that the engine is motored and started by the first motor when the absolute value of the electric power (the absolute value becomes larger as the absolute value) is larger than the absolute value of the input limit for starting determination of the battery. When the motor is running, when the battery temperature is equal to or higher than the temperature threshold value or when the battery charge rate is equal to or lower than the charge rate threshold value, the lower the battery temperature, the smaller the absolute value and the higher the battery charge rate. as a first value the absolute value decreases set start determination input limit and the temperature of the battery is less than a temperature threshold value back Charge ratio of Li is at the higher charge ratio threshold, the absolute value than the first value is set to start decision input limit larger second value. When the battery temperature is low and the power storage ratio is high, the absolute value of the first value is sufficiently small (a greatly limited value). Therefore, by setting the start determination input limit in this way, when the battery temperature is low and the storage ratio is high, that is, when the absolute value of the first value is sufficiently small, other start conditions (vehicle It is possible to prevent the engine from having to be started at a low vehicle speed regardless of the required power conditions required for the vehicle. Here, the first value and the second value are the electric power that can charge the battery over the first time and the second time shorter than the first time, respectively (the battery voltage exceeds the allowable upper limit voltage). Not power). Further, the second value may be a value that is larger than the first value by a predetermined value.
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.
図1は、本発明の一実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力するエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、バッテリ50を管理するバッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52と、家庭用電源などの外部電源に接続されてバッテリ50を充電可能な充電器60と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサから信号、例えば、クランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランクポジションθcrやエンジン22の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温Tw,燃焼室内に取り付けられた圧力センサからの筒内圧力Pin,燃焼室へ吸排気を行なう吸気バルブや排気バルブを開閉するカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサからのカムポジションθca,スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度TH,吸気管に取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量Qa,同じく吸気管に取り付けられた温度センサからの吸気温Ta,排気系に取り付けられた空燃比センサからの空燃比AF,同じく排気系に取り付けられた酸素センサからの酸素信号O2などが入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を駆動するための種々の制御信号、例えば、燃料噴射弁への駆動信号やスロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号,イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号,吸気バルブの開閉タイミングの変更可能な可変バルブタイミング機構への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、エンジンECU24は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
Although not shown, the engine ECU 24 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The engine ECU 24 receives signals from various sensors that detect the operating state of the engine 22, for example, a water temperature sensor that detects the crank position θcr from the crank position sensor that detects the rotational position of the
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力ポートを介して入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、HVECU70と通信しており、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転角速度ωm1,ωm2や回転数Nm1,Nm2も演算している。
Although not shown, the motor ECU 40 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, an input / output port, and a communication port in addition to the CPU. . The
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vbやバッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHVECU70に送信する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい許容入出力電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。ここで、実施例では、バッテリ50の入力制限Winは、所定時間t1(例えば4秒や5秒,7秒など)に亘ってバッテリ50を充電可能な電力(バッテリ50の端子間電圧Vbが許容上限電圧Vbmaxを上回らない電力)に相当し、バッテリ50の出力制限Woutは、所定時間t1(例えば4秒や5秒,7秒など)に亘ってバッテリ50を放電可能な電力(バッテリ50の端子間電圧Vbが許容下限電圧Vbmaxを下回らない電力)に相当するものとした。また、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、実施例では、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値としての入出力制限基本値Wintmp,Wouttmpを設定し、バッテリ50の蓄電割合SOCに基づいて出力制限用補正係数koutと入力制限用補正係数kinとを設定し、設定した入出力制限基本値Wintmp,Wouttmpに補正係数kin,koutを乗じることによって設定するものとした。図2にバッテリ50の電池温度Tbと入出力制限基本値Wintmp,Wouttmpとの関係の一例を示し、図3にバッテリ50の蓄電割合SOCと出力制限用補正係数kout,入力制限用補正係数kinとの関係の一例を示す。こうして設定される入力制限Winは、電池温度Tbが所定温度Tblo(例えば、0℃や5℃,10℃など)より低い領域で電池温度Tbが低いほど大きく制限された値(絶対値が小さな値)となり、蓄電割合SOCが所定値Shi(例えば、55%や60%,65%など)より高い領域で蓄電割合SOCが大きいほど大きく制限された値となる。また、出力制限Woutは、電池温度Tbが所定温度Tbloより低い領域で電池温度Tbが低いほど大きく制限された値となり、蓄電割合SOCが所定値Slo(例えば、35%や40%,45%など)より低い領域で蓄電割合SOCが小さいほど大きく制限された値となる。
Although not shown, the
充電器60は、インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54にリレー62を介して接続されており、電源プラグ68を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータ66と、AC/DCコンバータ66からの直流電力の電圧を変換して電力ライン54に供給するDC/DCコンバータ64と、を備える。
The
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、電源プラグ68の外部電源への接続を検出する接続検出センサ69からの接続検出信号,イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。HVECU70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
Although not shown, the
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸36に出力すべき要求トルクTr*を計算し、この要求トルクTr*に対応する要求動力が駆動軸36に出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2との運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてがプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されて駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部がプラネタリギヤ30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード,エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力を駆動軸36に出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードとは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力が駆動軸36に出力されるようエンジン22とモータMG1とモータMG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
In the
エンジン運転モードでは、HVECU70は、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accと車速センサ88からの車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に出力すべき)要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrv*を計算し、計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の蓄電割合SOCに基づくバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両に要求される(エンジン22から出力すべき)要求パワーPe*を設定する。そして、要求パワーPe*を効率よくエンジン22から出力することができるエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係としての動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)を用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようにするための回転数フィードバック制御によってモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共にモータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときにプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルクを要求トルクTr*から減じてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、設定した目標回転数Ne*と目標トルクTe*とについてはエンジンECU24に送信し、トルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン22を効率よく運転しながらバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*を駆動軸36に出力して走行することができる。このエンジン運転モードでは、エンジン22の要求パワーPe*が停止用閾値Pstop以下に至ったときなどエンジン22の停止条件が成立したときに、エンジン22の運転を停止してモータ運転モードに移行する。
In the engine operation mode, the
モータ運転モードでは、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する。そして、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン22を運転停止した状態でバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*を駆動軸36に出力して走行することができる。このモータ運転モードでは、エンジン運転モードと同様に計算した要求パワーPe*が停止用閾値Pstopより大きな始動用閾値Pstart以上に至ったときなどエンジン22の始動条件が成立したときに、エンジン22を始動してエンジン運転モードに移行する。
In the motor operation mode, the
ここで、エンジン22の始動は、エンジン22をクランキングするためのクランキングトルクTcrをモータMG1から出力すると共にこのクランキングトルクTcrの出力に伴って駆動軸36に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクTcnをモータMG2から出力することによってエンジン22をクランキングし、エンジン22の回転数Neが所定回転数(例えば、1000rpmや1200rpmなど)以上に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始する、ことによって行なわれる。なお、このエンジン22の始動の最中もバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2の駆動制御が行なわれる。即ち、モータMG2から出力すべきトルクは、要求トルクTr*とキャンセルトルクTcnとの和のトルクとなる。
Here, the engine 22 is started by outputting a cranking torque Tcr for cranking the engine 22 from the motor MG1 and canceling the torque acting on the
また、実施例のハイブリッド自動車20では、自宅や予め設定された充電ポイントで車両をシステム停止した後に電源プラグ68が外部電源に接続されてその接続が接続検出センサ69によって検出されると、リレー62をオンとし、充電器60を制御することによって外部電源からの電力によりバッテリ50を満充電やそれより若干低い充電状態として定められた所定の充電状態(例えば、80%や85%,90%など)まで充電する。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、バッテリ50の蓄電割合SOCがエンジン22の始動を行なうことができる程度に設定された閾値Shv(例えば、20%や25%,30%など)以下に至るまではモータ運転モードでの走行(電動走行)をエンジン運転モードでの走行(ハイブリッド走行)より優先して走行する電動走行優先モードによって走行し、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shv以下に至った後はエンジン運転モードでの走行(ハイブリッド走行)をモータ運転モードでの走行(電動走行)より優先して走行するハイブリッド走行優先モードによって走行する。なお、上述の始動用閾値Pstartは、電動走行優先モードではバッテリ50の出力制限Woutを設定し、ハイブリッド走行優先モードではエンジン22を効率よく運転できる要求パワーPe*の範囲の下限(出力制限Woutがある程度大きな値(例えば、電池温度Tbが所定温度Tbloより高く且つ蓄電割合SOCが所定値Sloより大きいときの値)のときの出力制限Woutより十分に小さな値)を用いるものとした。
In the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、モータ運転モードで走行している最中にエンジン22の始動条件が成立したか否かを判定する際の動作について説明する。図4は、実施例のHVECU70により実行される始動条件成立判定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、モータ運転モードで走行しているときに所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
始動条件成立判定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、車速センサ88からの車速Vや要求パワーPe*,バッテリ50の電池温度Tbや蓄電割合SOCや入力制限Winなどのデータを入力する(ステップS100)。ここで、要求パワーPe*は、上述の駆動制御で計算されたものを入力するものとした。また、バッテリ50の電池温度Tb,蓄電割合SOC,入力制限Winは、それぞれ、温度センサ51cにより検出されたもの,電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて演算されたもの,バッテリ50の電池温度Tbと蓄電割合SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。
When the start condition establishment determination routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力した車速Vに基づいて、エンジン22の始動時にバッテリ50に充電されると想定される電力としての始動時充電電力Psch(<0)を設定する(ステップS110)。図5は、エンジン22を始動する際のプラネタリギヤ30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を示す説明図である。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2であるリングギヤ32の回転数Nrを示す。また、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されてプラネタリギヤ30を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されて駆動軸36に作用するトルクとを示す。この図5から解るように、走行中にエンジン22を始動する際には、始動開始時(モータMG1によるクランキング開始時)のモータMG1の回転数Nm1は負の値となる。したがって、エンジン22のクランキングを開始してからモータMG1の回転数Nm1が値0を超えるまでは、モータMG1は発電機として機能することになる。車速Vが高いほどエンジン22のクランキング開始時のモータMG1の回転数Nm1は小さくなる(絶対値としては大きくなる)から、エンジン22のクランキング時のモータMG1の発電電力(の最大値)が大きくなる。実施例では、これを踏まえて、車速Vと始動時充電電力Pschとの関係を予め定めて始動時充電電力設定用マップとして記憶しておき、車速Vが与えられると記憶したマップから対応する始動時充電電力Pschを導出して設定するものとした。始動時充電電力設定用マップの一例を図6に示す。始動時充電電力Pschは、図示するように、車速Vが高いほど負側(バッテリ50を充電する側)に大きな値に設定される。
When the data is input in this way, the starting charging power Psch (<0) is set based on the input vehicle speed V as the power that is assumed to be charged in the
続いて、バッテリ50の電池温度Tbを閾値Tbrefと比較すると共に(ステップS120)、バッテリ50の蓄電割合SOCを閾値Srefと比較する(ステップS130)。ここで、閾値Tbrefや閾値Srefは、バッテリ50の入力制限Winが大きく制限された値(絶対値が十分に小さな値)となるか否かを判定するために用いられるものであり、閾値Tbrefは、例えば、−5℃や−10℃,−15℃などを用いることができ、閾値Srefは、例えば、80%や85%,90%などを用いることができる。
Subsequently, the battery temperature Tb of the
バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbrefより高いときや、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満のときには、エンジン22の始動条件が成立したか否かの判定に用いる始動判定用入力制限Winsにバッテリ50の入力制限Winを設定する(ステップS140)。一方、バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbref以下で且つバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref以上のときには、始動判定用入力制限Winsに、バッテリ50の入力制限Winから所定値αを減じた値(入力制限Winより所定値αだけ絶対値が大きな値)を設定する(ステップS150)。ここで、所定値αは、例えば、5kWや7kW,10kWなどを用いることができる。実施例では、バッテリ50の入力制限Winは、所定時間t1(例えば4秒や5秒,7秒など)に亘ってバッテリ50を充電可能な電力(バッテリ50の端子間電圧Vbが許容上限電圧Vbmaxを超えない電力)に相当し、バッテリ50の入力制限Winから所定値αを減じた値は、所定時間t1より短い所定時間t2(例えば0.8秒や1秒,1.2秒など)に亘ってバッテリ50を充電可能な電力に相当するものとした。
When the battery temperature Tb of the
こうして始動用入力制限Winsを設定すると、始動時充電電力Pschを始動用入力制限Winsと比較し(ステップS160)、始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins以上のとき(始動時充電電力Pschが始動用入力制限Winの範囲内のとき)には、要求パワーPe*を始動用閾値Pstartと比較する(ステップS170)。ここで、ステップS160,S170の処理は、エンジン22の始動条件が成立したか否かを判定する処理である。即ち、実施例では、エンジン22の始動条件として、始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins未満である条件(エンジン22の始動時にバッテリ50の充放電電力が始動用入力制限Winsを超えると予測される条件)や、要求パワーPe*が始動用閾値Pstart以上である条件(他の始動条件)を用いるものとしたのである。
When the starting input limit Wins is thus set, the starting charging power Psch is compared with the starting input limit Wins (step S160), and when the starting charging power Psch is equal to or greater than the starting input limit Wins (the starting charging power Psch is When it is within the start input limit Win), the required power Pe * is compared with the start threshold value Pstart (step S170). Here, the processes of steps S160 and S170 are processes for determining whether or not the engine 22 start condition is satisfied. In other words, in the embodiment, as a starting condition of the engine 22, the charging power Psch at the time of starting is less than the starting input limit Wins (the charge / discharge power of the
始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins以上で且つ要求パワーPe*が始動用閾値Pstart未満のときには、エンジン22の始動条件は成立していないと判断し、始動条件成立判定フラグFに値0を設定して(ステップS180)、本ルーチンを終了する。この場合、モータ運転モードでの走行を継続する。
When the starting charging power Psch is equal to or greater than the starting input limit Wins and the required power Pe * is less than the starting threshold value Pstart, it is determined that the starting condition of the engine 22 is not satisfied, and a
一方、始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins未満のときや、要求パワーPe*が始動用閾値Pstart以上のときには、エンジン22の始動条件が成立したと判断し、始動条件成立判定フラグFに値1を設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。こうして始動条件成立判定フラグFに値1を設定すると、エンジン22を始動してエンジン運転モードに移行する。
On the other hand, when the starting charging power Psch is less than the starting input limit Wins or when the required power Pe * is greater than or equal to the starting threshold value Pstart, it is determined that the starting condition of the engine 22 is satisfied, and the starting condition establishment determination flag F is set. A value of 1 is set (step S190), and this routine ends. Thus, when the
ここで、バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbref以下で且つバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref以上のときには、始動判定用入力制限Winsに、バッテリ50の入力制限Winから所定値αを減じた値(入力制限Winより所定値αだけ絶対値が大きな値)を設定する理由について説明する。実施例のハイブリッド自動車20では、充電器60を備えていることから、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、その直後に、バッテリ50の電池温度Tbが十分に低く且つバッテリ50が十分に高い充電状態となっている(入力制限Winの絶対値が十分に小さな値となっている)場合がある。この場合に始動用入力制限Winsに入力制限Winを設定すると、モータ運転モードで走行しているときに、他の始動条件(実施例では要求パワーPe*の条件)に拘わらず比較的低い車速(例えば、20km/hや25km/h,30km/hなど)でエンジン22を始動しなければならないという不都合を生じ得る。これに対して、実施例では、この場合に始動用入力制限Winsに値(Win−α)を設定することにより、始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins未満になる車速Vを高くする(例えば、50km/hや60km/h,70km/hなど)ことができ、こうした不都合が生じるのを抑制することができる。なお、実施例では、値(Win+α)は、所定時間t1より短い所定時間t2(例えば0.8秒や1秒,1.2秒など)に亘ってバッテリ50を充電可能な電力に相当するものとしたから、エンジン22の始動に要する時間(例えば、数百msecなど)であればバッテリ50を保護できると考えられる。
Here, when the battery temperature Tb of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、モータ運転モードでの走行中に始動時充電電力Pschが始動用入力制限Wins未満となったとき(絶対値としては大きくなったとき)にエンジン22を始動するものにおいて、バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbrefより高いときやバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref未満のときにはバッテリ50の入力制限Winを始動用入力制限Winsに設定し、バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbref以下で且つバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref以上のときには、バッテリ50の入力制限Winより所定値αだけ小さな値(絶対値としては大きな値)を始動用入力制限Winsに設定するから、バッテリ50の電池温度Tbが閾値Tbref以下で且つバッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Sref以上のとき(入力制限Winの絶対値が小さいとき)に要求パワーPe*などの他の始動条件に拘わらず低車速でエンジン22を始動しなければならなくなるのを抑制することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、始動時充電電力Pschは、車速V(エンジン22を始動するときのモータMG1の発電電力)に基づいて設定するものとしたが、車速VとモータMG2の消費電力とに基づいて設定するものとしてもよい。これは、エンジン22の始動時のモータMG2の消費電力によってバッテリ50に充電される電力が異なるためである。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、他の始動条件として、要求パワーPe*が始動用閾値Pstart以上である条件を考えるものとしたが、これに加えてまたは代えて、要求トルクTr*が始動用閾値Tstart以上である条件などを考えるものとしてもよい。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、充電器60を備えるものとしたが、充電器60を備えないものとしてもよい。
In the
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「プラネタリギヤ」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、図4の始動条件成立判定ルーチンを実行するなどするHVECU70と、エンジンECU24とモータECU40と、が「制御手段」に相当する。
The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the engine 22 corresponds to the “engine”, the motor MG1 corresponds to the “first motor”, the
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of hybrid vehicles.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、60 充電器、62 リレー、64 DC/DCコンバータ、66 AC/DCコンバータ、68 電源プラグ、69 接続検出センサ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 30 planetary gear, 36 drive shaft, 37 differential gear, 38a, 38b drive wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 Battery, 51a Voltage sensor, 51b Current sensor, 51c Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit (battery ECU), 60 Charger, 62 Relay, 64 DC / DC Converter, 66 AC / DC converter, 68 Power plug, 69 Connection detection sensor, 70 Electronic control unit for hybrid (HVECU), 80 Ignition switch, 81 Shift lever, 82 Shift position Sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor.
Claims (1)
前記制御手段は、前記モータ走行中には、前記バッテリの温度が温度閾値以上のときまたは前記バッテリの蓄電割合が蓄電割合閾値以下のときには、前記バッテリの温度が低いほど絶対値が小さくなると共に前記バッテリの蓄電割合が高いほど絶対値が小さくなる第1の値を前記始動判定用入力制限に設定し、前記バッテリの温度が前記温度閾値未満で且つ前記バッテリの蓄電割合が前記蓄電割合閾値以上のときには、前記第1の値より絶対値が大きな第2の値を前記始動判定用入力制限に設定する手段である、
ハイブリッド自動車。 An engine, a first motor, a drive shaft connected to an axle, a planetary gear in which three rotation elements are connected to the output shaft of the engine and a rotation shaft of the first motor, and input / output power to and from the drive shaft A second motor that can be used, a battery that can exchange power with the first motor and the second motor, and a motor that travels with power from the second motor while the engine is stopped. When the absolute value of the starting charging power, which is assumed that the battery is charged at the time of starting, and the vehicle speed increases, is greater than the absolute value of the input limit for starting determination of the battery, the first A hybrid vehicle comprising: control means for controlling the engine and the first motor so that the engine is motored and started by a motor;
When the battery temperature is equal to or higher than a temperature threshold value or when the battery charge rate is equal to or lower than the charge rate threshold value during the motor running, the control means reduces the absolute value as the battery temperature decreases and A first value that decreases in absolute value as the battery storage ratio increases is set as the start determination input limit, and the battery temperature is less than the temperature threshold and the battery storage ratio is greater than or equal to the storage ratio threshold. In some cases, the second value having a larger absolute value than the first value is a means for setting the start determination input limit.
Hybrid car.
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