JP6238508B2 - Control device for hybrid electric vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、走行用の駆動源としてエンジンと電動機とを備えるハイブリッド電気自動車の制御装置に係り、詳しくは車両の発進時の走行制御に関する。 The present invention relates to a control apparatus for a hybrid electric vehicle including an engine and an electric motor as a driving source for traveling, and more particularly to traveling control when the vehicle starts.
近年、燃費や排ガス性能の向上等を目的に、走行用の駆動源としてエンジンと電動機とを備えるハイブリッド電気自動車が開発されている。
ハイブリッド電気自動車において、車両停止状態からアクセルの踏み込みなしで車両に駆動力を与える、いわゆるクリープ走行可能な車両がある。本来クリープ走行は、エンジンと駆動輪との間にトルクコンバータ等を設けた場合に生じるものであり、ハイブリッド電気自動車においては、このクリープ走行を電動機の駆動力により擬似的に行っている(特許文献1参照)。
In recent years, hybrid electric vehicles including an engine and an electric motor as driving sources for traveling have been developed for the purpose of improving fuel consumption and exhaust gas performance.
Among hybrid electric vehicles, there is a vehicle capable of so-called creep running that gives a driving force to the vehicle without depressing an accelerator from a vehicle stopped state. Originally creep travel occurs when a torque converter or the like is provided between the engine and the drive wheel. In a hybrid electric vehicle, this creep travel is simulated by the driving force of an electric motor (Patent Document). 1).
上記特許文献1のように、電動機の駆動力を用いてクリープ走行を行うハイブリッド電気自動車であっても、当該電動機に電力を供給するバッテリの蓄電量(以下SOC:State Of Chargeという)が低い場合等で電動機の使用が困難である場合は、エンジンを用いてのクリープ走行を行う。
しかしながら、ハイブリッド電気自動車では、燃費改善のため電動機を使用する走行が優先される場合が多く、エンジンによるクリープ走行中にアクセルの踏み込みが行われ要求トルクに応じた通常の走行制御に切り替わることで、SOCが低いにもかかわらず電動機を使用する走行モードに移行してしまうという問題があった。
Even in the case of a hybrid electric vehicle that performs creep running using the driving force of an electric motor as in
However, in hybrid electric vehicles, driving using an electric motor is often prioritized for improving fuel efficiency, and the accelerator is depressed during creep driving by the engine and switched to normal driving control according to the required torque. There is a problem that the mode is shifted to a traveling mode in which the electric motor is used even though the SOC is low.
その後、通常の走行制御において低SOC等を要因としてエンジン走行に切り替わるとしても、一時的に電動機による走行が行われることでSOCがさらに消費されたり、駆動源の切替が頻繁に行われることでドライバビリティを低下させるおそれがある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、電動機の使用が困難である状態でのクリープ走行から通常の走行への移行の際におけるさらなるSOCの低下を防止するとともに、ドライバビリティの低下を抑制することのできるハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。
After that, even if the engine is switched to engine driving due to low SOC or the like in normal driving control, the SOC is further consumed by temporarily driving by the electric motor, or the driver is frequently switched because the driving source is frequently switched. There is a risk of reducing the performance.
The present invention has been made to solve such a problem, and the purpose of the present invention is to further reduce the SOC during the transition from creep running to normal running when it is difficult to use the electric motor. It is another object of the present invention to provide a control device for a hybrid electric vehicle capable of preventing the deterioration of drivability and preventing the deterioration of drivability.
上記した目的を達成するために、請求項1のハイブリッド電気自動車の制御装置では、走行用の駆動源としてエンジン及び電動機を備えたハイブリッド電気自動車の制御装置であって、前記エンジン及び前記電動機との間に設けられ、当該エンジンから当該電動機を介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び遮断を行うクラッチと、前記電動機を車両発進時の駆動源として使用可能であるか否かを判定する電動機使用判定手段と、クリープ走行の開始前に前記電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能であると判定された場合は、アクセルの踏み込みがない状態で前記電動機を用いてのクリープ走行を行う一方、クリープ走行の開始前に前記電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能でないと判定された場合は、アクセルの踏み込みがない状態では前記クラッチを半クラッチ状態としてエンジンのみを常に用いてのクリープ走行を行い、アクセルが踏み込まれると前記クラッチを接続して当該エンジンを用いた走行を行うよう制御する発進制御手段と、を備え、前記電動機使用判定手段は、少なくとも前記電動機に電力を供給するバッテリの蓄電量が所定の蓄電量より小である場合は、電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能でないと判定することを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, the hybrid electric vehicle control apparatus according to
上記手段を用いる本発明の請求項1のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、電動機の使用が可能である場合は電動機によるクリープ走行を行い、電動機の使用が可能でない場合は、半クラッチ状態としてエンジンを用いてのクリープ走行を行い且つアクセルの踏み込まれた際にはクラッチを接続してエンジンを用いた走行を維持する。 According to the hybrid electric vehicle control apparatus of the first aspect of the present invention using the above-described means, when the electric motor can be used, creep driving is performed by the electric motor, and when the electric motor cannot be used, the half-clutch state is set. A creep running is performed using the engine, and when the accelerator is depressed, the clutch is connected to maintain the running using the engine.
これにより、電動機の使用が困難である場合に、電動機による走行に移行することなく、エンジンによるクリープ走行から通常の走行へと円滑に移行することができる。従って、クリープ走行から通常の走行への移行の際におけるさらなるSOCの低下を防止するとともに、ドライバビリティの低下を抑制することができる。 Thereby, when it is difficult to use the electric motor, it is possible to smoothly shift from the creep traveling by the engine to the normal traveling without shifting to the traveling by the electric motor. Accordingly, it is possible to prevent a further decrease in the SOC during the transition from the creep travel to the normal travel, and to suppress a decrease in drivability.
さらに、電動機が走行用の駆動源として使用可能であるか否かの判定において、少なくともバッテリの蓄電量(SOC)を条件とし、当該SOCが所定のSOCより小である場合は、電動機の使用が可能でないと判定することとする。
これにより、クリープ走行から通常の走行への移行の際におけるさらなるSOCの低下を確実に防止することができる。
Furthermore, in determining whether or not the electric motor can be used as a driving source for traveling, if at least the amount of charge (SOC) of the battery is a condition and the SOC is smaller than a predetermined SOC, the use of the electric motor is It is determined that it is not possible.
As a result, it is possible to reliably prevent a further decrease in the SOC during the transition from creep running to normal running.
以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態におけるハイブリッド電気自動車の制御装置の概略構成を示したブロック図であり、同図に基づき説明する。
図1に示す車両1は、駆動源としてエンジン2及びモータ4(電動機)を備えるハイブリッド電気自動車である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control apparatus for a hybrid electric vehicle according to an embodiment of the present invention, which will be described with reference to FIG.
A
エンジン2は、例えばディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の一般的に自動車に用いられる原動機であり、ここでは特にその種類を問わない。
エンジン2とモータ4との間にはクラッチ6が設けられており、当該クラッチ6の入力軸(入力側)にはエンジン2の出力軸が、当該クラッチ6の出力軸(出力側)にはモータ4の回転軸がそれぞれ連結されている。
The
A
モータ4は発電も可能な例えば永久磁石式同期電動機であり、モータ4の回転軸は変速機8の入力軸と連結されている。変速機8は複数のギヤを備えており、選択された変速段に応じたギヤを介することで入力された駆動力を変速して、当該変速機8の出力軸に伝達する。そして、変速機8の出力軸からプロペラシャフト10、差動装置12、及び駆動軸14を介して左右の駆動輪16へと駆動力が伝達されるよう構成されている。
The
また、モータ4は、車両1に搭載されたバッテリ18とインバータ20を介して接続されており、当該バッテリ18からの電力供給を受けてトルクを発生させる。バッテリ18は例えばリチウムイオン、ニッケル水素等の二次電池であり、インバータ20がバッテリ18からの直流電力を交流電力に変換してモータ4に電力を供給する。一方、車両減速時等には、モータ4が発電機(ジェネレータ)として機能し、回生駆動する。つまり、駆動輪16から逆に伝達される駆動力によりモータ4が交流電力を発電するとともに、このときモータ6が発生する回生トルクが駆動輪16に対する制動トルクとして作用し、いわゆる回生ブレーキとして機能する。そして、この交流電力は、インバータ20によって直流電力に変換された後、バッテリ18に充電されることで、駆動輪16の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
The
当該構成の車両1は、クラッチ6が遮断状態にあるときには、モータ4の回転軸のみが変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続されることになる。つまり、モータ4により発生するトルク(以下、モータトルクという)のみが車両1の駆動トルク又は制動トルクとして駆動輪16に伝達される。
一方、クラッチ6が接続状態にあるときには、エンジン2の出力軸がモータ4の回転軸を介して変速機8、駆動輪16等と機械的に接続されることとなる。つまり、このときモータトルクを0として、エンジン2のみを作動した場合にはエンジン2により発生するトルク(以下、エンジントルクという)のみが車両1の駆動トルク又は制動トルクとなる。また、このときモータ4も作動させればモータトルクとエンジントルクとの和が車両1の駆動トルク又は制動トルクとなる。
In the
On the other hand, when the
車両1には、このようなモータトルク及びエンジントルクの配分の調整等をすべく、エンジン2、モータ4、クラッチ6、及び変速機8を統合的に制御するECU(電子コントロールユニット)22が搭載されている。
ECU22には、エンジン2、電動機4、クラッチ6、変速機8それぞれの制御ユニット(図示せず)とCAN(Controller Area Network)等を用いて通信可能に接続されている。例えば、ECU22は、エンジン2からエンジン回転数情報、モータ4からモータ回転数情報、モータトルク情報及びモータ4の温度情報、変速機8から現在選択されている変速段情報、バッテリ18からSOC情報及びバッテリ18の温度情報、インバータ20から当該インバータ20の温度情報等の各種情報を取得する。
The
The ECU 22 is communicably connected to each control unit (not shown) of the
また、車両1には、アクセル踏込量を検出するアクセルセンサ24が設けられており、当該アクセルセンサ24もECU22に情報伝達可能に接続されている。
このように構成されたECU22は、バッテリ18のSOCや車両1の運転状態を監視し、燃費や排ガス性能の最適化を図りつつ、運転者の運転要求に応じた運転を行うべくエンジン2、電動機4、クラッチ6、変速機8等を制御する。
Further, the
The ECU 22 configured as described above monitors the SOC of the
例えば、ECU22は、モータ4を走行用の駆動源として使用可能であるかを判定した上で(電動機使用判定手段)、当該判定に応じた駆動源を用いて車両停車状態からアクセルの踏み込みがない場合にも駆動力を発生させるクリープ走行制御を行い、アクセルが踏み込まれたときには要求トルクに応じた通常の走行制御へと移行させる(発進制御手段)。
For example, the ECU 22 determines whether or not the
以下、当該ECU22が行う車両発進時の走行制御について詳しく説明する。
ここで図2を参照すると、当該ECU22が実行する車両発進時の走行制御ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下同フローチャートに沿って説明する。なお、当該制御は、例えば車両1が停車した状態から実行される。
まずステップS1として、ECU22は、モータトルクによるクリープ走行(以下、モータクリープ走行という)を行う条件を満たしているか否かを判別する。当該モータクリープ走行条件は、モータ4を走行用の駆動源として使用可能な条件であり、具体的にはバッテリ18のSOCがモータクリープ走行に最低限必要な所定SOC以上であり、モータ4、バッテリ18及びインバータ20のそれぞれの温度状態が正常な範囲にある場合に当該モータクリープ走行条件を満たしているとする。当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS2に進む。
Hereinafter, the travel control at the time of vehicle start performed by the ECU 22 will be described in detail.
Referring now to FIG. 2, there is shown a flowchart showing a travel control routine executed by the
First, as step S1, the ECU 22 determines whether or not a condition for performing creep travel by motor torque (hereinafter referred to as motor creep travel) is satisfied. The motor creep traveling condition is a condition in which the
ステップS2において、ECU22は、モータクリープ走行を実行する。当該モータクリープ走行は、クラッチ6を遮断状態とし、予め定められたクリープトルクをモータ4により発生させることで行う。例えば当該クリープトルクは登坂路での車両発進時においても車両1が後退しない程度の駆動トルクに設定されている。また、当該クリープトルクは、変速機8において選択されている変速段に応じて変えても構わない。
In step S2, the ECU 22 performs motor creep travel. The motor creep travel is performed by causing the clutch 6 to be disconnected and generating a predetermined creep torque by the
続くステップS3においてECU22は、アクセルセンサ24からのアクセル開度情報に基づきアクセルの踏み込み(アクセルON)があるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ちアクセルの踏み込みがない間は、上記ステップS2に戻り、モータクリープ走行を維持する。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合、即ちアクセルの踏み込みが行われた場合には、ステップS4に進む。
In subsequent step S3, the
ステップS4においてECU22は、アクセルセンサ24からのアクセル開度情報及び車両1の速度等に基づき車両1に要求されているトルク(以下、要求トルクという)を算出し、当該要求トルクが予め定めた所定トルクより大であるか否かを判別する。当該所定トルクは、例えばモータ4が通常走行で使用可能な最大トルクに相当するものとする。当該判別結果が偽(No)である場合、即ち要求トルクをモータトルクのみで達成できる場合には、ステップS5に進む。
In step S4, the
ステップS5において、ECU22は、クラッチを遮断したまま、モータ4のみを駆動源とした走行モード(以下、モータ走行モードという)に移行させ、モータトルクのみにより要求トルクを達成するよう制御する。
一方、上記ステップS4の判別結果が真(Yes)である場合、即ち要求トルクをモータトルクのみで達成できない場合には、ステップS6に進む。
In step S5, the
On the other hand, if the determination result in step S4 is true (Yes), that is, if the required torque cannot be achieved only by the motor torque, the process proceeds to step S6.
ステップS6において、ECU22は、クラッチ6を接続させ、モータ4及びエンジン2を駆動源とした走行モード(以下、ハイブリッド走行モードという)に移行させ、モータトルク及びエンジントルクにより要求トルクを達成するよう制御する。例えば、当該ハイブリッド走行モードでは、ECU22は、モータトルクを通常走行で使用可能な最大トルクとし、不足する分をエンジントルクにより付加することで、要求トルクを達成させる。
In step S6, the
また、上記ステップS1において、バッテリ18のSOCが所定SOCより小、又は、モータ4、バッテリ18、インバータ20のいずれかの温度状態が正常な範囲外にある場合には、ECU22はモータクリープ走行条件を満たしていないとして、判別結果は偽(No)となり、ステップS7に進む。
ステップS7において、ECU22は、エンジントルクによるクリープ走行(以下、エンジンクリープ走行という)を実行する。当該エンジンクリープ走行は、クラッチ6を徐々に接続させていわゆる半クラッチ状態として、予め定められたクリープトルクをエンジン2により発生させることで行う。なお、当該クリープトルクはモータクリープ走行におけるクリープトルクと同じでよい。
In step S1, if the SOC of the
In step S <b> 7, the
次のステップS8において、ECU22は、上記ステップS3と同様にアクセルの踏み込みがあるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ちアクセルの踏み込みがない間は、上記ステップS7に戻り、エンジンクリープ走行を維持する。一方、当該判別結果が真(Yes)である場合には、ステップS9進む。
In the next step S8, the
ステップS9において、ECU22は、半クラッチ状態にあるクラッチ6を完全に接続させ、エンジン2のみを駆動源とした走行モード(以下、エンジン走行モードという)に移行させ、エンジントルクのみにより要求トルクを達成するよう制御する。
ECU22は、上記ステップS5、S6、S9において、各走行モードに移行した後、当該ルーチンを終了する。
In step S9, the
ECU22 complete | finishes the said routine, after shifting to each driving mode in said step S5, S6, S9.
以上のようにして、ECU22は、SOC等の情報からモータ4の使用が可能である場合にはモータクリープ走行を行い、アクセル踏込後もモータ4を用いた走行を行うことでエンジン2の燃費向上を図る。
一方で、モータ4の使用が可能でない場合には、エンジンクリープ走行を行い、アクセル踏込後もモータ走行に移行させず、エンジン2を用いた走行を維持する。このモータ4が使用可能である否かを判定するためのモータクリープ走行条件には、バッテリ18のSOCが所定SOCより小である場合はモータ4の使用を行わないこととしていることから、クリープ走行から通常の走行への移行の際におけるさらなるSOCの低下を確実に防止することができる。
As described above, the
On the other hand, when the
以上のことから、モータ4の使用が困難である場合に、モータ4による走行に移行することなく、エンジン2によるクリープ走行から通常の走行へと円滑に移行することができる。従って、クリープ走行から通常の走行への移行の際におけるさらなるSOCの低下を防止するとともに、ドライバビリティの低下を抑制させることができる。
From the above, when it is difficult to use the
以上で本発明に係るハイブリッド電気自動車の制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
上記実施形態では、エンジンクリープ走行からのアクセル踏込後にはエンジン走行モードに移行することとしているが、急加速等が要求された場合には、使用可能なSOCの範囲内においてモータトルクも付加するハイブリッド走行モードに移行するとしても構わない。
Although the description of the embodiment of the control apparatus for a hybrid electric vehicle according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.
In the above-described embodiment, after the accelerator is depressed from engine creep travel, the engine travel mode is entered. However, when rapid acceleration or the like is required, a hybrid that also adds motor torque within the usable SOC range. You may make it transfer to driving mode.
1 車両
2 エンジン
4 モータ(電動機)
6 クラッチ
8 変速機
16 駆動輪
18 バッテリ
22 ECU(電動機使用判定手段、発進制御手段)
24 アクセルセンサ
1
6
24 Accelerator sensor
Claims (1)
前記エンジン及び前記電動機との間に設けられ、当該エンジンから当該電動機を介して駆動輪へと伝達される当該エンジンの駆動力の接続及び遮断を行うクラッチと、
前記電動機を車両発進時の駆動源として使用可能であるか否かを判定する電動機使用判定手段と、
クリープ走行の開始前に前記電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能であると判定された場合は、アクセルの踏み込みがない状態で前記電動機を用いてのクリープ走行を行う一方、クリープ走行の開始前に前記電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能でないと判定された場合は、アクセルの踏み込みがない状態では前記クラッチを半クラッチ状態としてエンジンのみを常に用いてのクリープ走行を行い、アクセルが踏み込まれると前記クラッチを接続して当該エンジンを用いた走行を行うよう制御する発進制御手段と、を備え、
前記電動機使用判定手段は、少なくとも前記電動機に電力を供給するバッテリの蓄電量が所定の蓄電量より小である場合は、電動機使用判定手段により前記電動機の使用が可能でないと判定することを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 A control device for a hybrid electric vehicle including an engine and an electric motor as a driving source for traveling,
A clutch provided between the engine and the electric motor for connecting and disconnecting the driving force of the engine transmitted from the engine to the driving wheels via the electric motor;
Electric motor use determining means for determining whether or not the electric motor can be used as a drive source when starting the vehicle;
If it is determined that it is possible to use the electric motor by said electric motor use determination means before the start of the creep running, whereas earthenware pots row creep running of using the electric motor in the absence of depression of the accelerator, the creeping If it is determined not to be possible to use the electric motor by said electric motor use determination means before the start, row physician creep running of using always the only engine the clutch as half-clutch state in the absence of depression of the accelerator is comprises a start control means for controlling to perform traveling using the engine by connecting the clutch and accelerator Ru depressed, and
The electric motor use determining means determines that the electric motor is not usable by the electric motor use determining means when at least a storage amount of a battery that supplies electric power to the electric motor is smaller than a predetermined electric storage amount. Control device for hybrid electric vehicle.
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