JP6428143B2 - ハイブリッド車両の制御装置 - Google Patents
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Description
そのため、バッテリ残量が必要以上に増加してしまい、エンジントルクを拡大し続けることが難しく、駆動トルクの増加が必要なシーンでエンジントルクを高めておけないおそれがあった。また、不必要に発電してしまう場合もあり、燃費の悪化につながっていた。さらに、アクセル足離し状態においてエンジンへの燃料供給を停止するフューエルカット制御を行う場合では、駆動トルクの増加前に予めエンジントルクを大きくしておくことができず、例えばアクセルオフからの加速時といった走行シーンでは、上記従来のハイブリッド車両の制御を行うことができなかった。
そして、前記駆動源制御手段は、要求駆動トルク予測部と、トルク増加前制御部と、要求駆動トルク検出部と、トルク増加時制御部と、直前タイミング予測部と、を有する。
前記要求駆動トルク予測部は、ドライバーの要求駆動トルクの増加を予測する。
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの増加が予測されたとき、前記エンジンの駆動トルクを増加すると共に、前記モータ/ジェネレータから増加分のエンジン駆動トルクを相殺する大きさの発電トルクを出力して前記バッテリを充電する。
前記要求駆動トルク検出部は、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加を検出する。
前記トルク増加時制御部は、前記要求駆動トルクの増加が検出されたとき、前記エンジン駆動トルクを増加出力したまま、前記モータ/ジェネレータからの発電トルクを前記要求駆動トルクの増加に応じて低減する。
前記直前タイミング予測部は、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加開始の直前タイミングを予測する。
そして、前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの増加開始の予測直前タイミングになったら、前記エンジン駆動トルクの増加量を増やす。
すなわち、エンジン駆動トルクを増加すると共に、発電トルクでこのエンジン駆動トルクの増加分を相殺する制御は、要求駆動トルクの増加が予測されたときに限って行われる。このため、発電時間を短縮してバッテリ残量が必要以上に増加することを防止でき、必要なシーンでエンジン駆動トルクの増加を図ることができる。また、不必要な発電を抑制することができて、燃費の悪化を抑えることができる。さらに、フューエルカット制御を行っている場合であっても、要求駆動トルクの増加を予測したときには、エンジン駆動トルクの増加と、発電トルクによる相殺といった制御が行われるため、アクセルオフからの加速といった走行シーンであっても、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
この結果、エンジントルク及びモータ/ジェネレータトルクの制御を適切に行い、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
まず、実施例1におけるハイブリッド車両の制御装置の構成を、「ハイブリッド車両のパワートレイン構成」、「ハイブリッド車両の制御システム構成」、「駆動源制御処理の構成」に分けて説明する。
図1は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両のパワートレインを示すパワートレイン構成図である。以下、図1に基づき、実施例1のハイブリッド車両のパワートレイン構成を説明する。
ここで、モータ/ジェネレータ2は、バッテリ25(図2参照)からの電力の供給を受けて回転駆動し、エンジン1の始動や左右後輪7a,7bの駆動を行う電動機として動作することもできる(以下、この動作状態を「力行」という)し、ロータがエンジン1や左右後輪7a,7bから回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリ25を充電することもできる(以下、この動作状態を「回生」という)。
なお、トランスファ8の前輪駆動側には、フロントファイナルドライブ9を介して左右前輪10a,10bが連結される。
ここで、モータアシスト走行モードは、エンジン1とモータ/ジェネレータ2の両方を駆動源として走行する走行モードであり、エンジン1から駆動トルクを出力し、モータ/ジェネレータ2からアシストトルク(正トルク)を出力する。また、発電走行モードは、エンジン1を駆動源として走行すると同時に、エンジン1の動力を利用してモータジェネレータ2を発電機として動作させて走行する走行モードであり、エンジン1から駆動トルクを出力し、モータ/ジェネレータ2から発電トルク(負トルク)を出力する。また、エンジン走行モードは、エンジン1の駆動トルクのみで走行する。この「HEVモード」は、要求駆動トルクが高いとき、あるいは、バッテリSOCが不足するようなときに選択される。
なお、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ2を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ2のモータ駆動に用いるようバッテリ25に蓄電しておくことで、エンジン1の燃費を向上させることができる。
図2は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両の制御システムを示す制御システム構成図である。図3は、実施例1の統合コントローラの詳細構成を示すシステム構成図である。以下、図2及び図3に基づいて、実施例1のハイブリッド車両の制御システム構成を説明する。
また、この統合コントローラ20には、アクセル開度センサ28、車速センサ29、電圧センサ30、電流センサ31からの各種情報に加え、ドライバー操作検出システム32からのドライバーの操作情報と、走行環境検出システム33からの走行環境情報と、が入力される。
つまり、この要求駆動トルク予測部20aでは、例えばドライバー操作検出システム32によって検出する加速要求を報知する専用スイッチの操作有無や、走行環境検出システム33が有するナビゲーションシステムによって検出する走行予定経路上のコーナーや登り坂の有無や、走行環境検出システム33が有する各種レーダーや車載カメラによって検出する前方車両の有無等から、要求駆動トルクの増加を予測する。そして、専用スイッチがON操作されたことを検出したり、コーナー出口や登り坂に向かって走行していることを検出したり、前方車両の存在を検出したりした場合に、要求駆動トルクの増加があると判断する。
つまり、このトルク増加量予測部20bでは、例えば上記専用スイッチの操作回数や、登り坂の勾配、追い越し車線に後続車両の有無、ローンチ発進の有無等から、要求駆動トルクの増加量の大きさを予測する。そして、専用スイッチが2度押しされたことを検出したり、登り坂の勾配が比較的大きいことを検出したり、追い越し車線の後続車両の存在を検出したりした場合に、要求駆動トルクの増加量が閾値増加量よりも大きいと判断する。
つまり、このトルク増加時間予測部20cでは、例えば登り坂の長さ等から、要求駆動トルクの増加時間の長さを予測する。そして、登り坂の長さが比較的長いことを検出した場合に、要求駆動トルクの増加時間が閾値増加時間よりも大きいと判断する。
つまり、この直前タイミング予測部20dでは、例えばウインカーの操作有無や、自車両の位置や、スポーツドライブモードの設定スイッチの操作有無等から、要求駆動トルクが増加するタイミングを予測する。そして、コーナー出口を走行していることや、横Gの作用方向と逆側のウインカー作動や、合流車線側のウインカー作動を検出した場合や、スポーツドライブモードの設定を行った直後を、要求駆動トルクの増加直前タイミングであると判断する。
これにより、エンジン1の駆動トルクは増加する一方、モータ/ジェネレータ2は発電機として作動してバッテリ25を充電する。
つまり、トルク増加前制御部20fは、要求駆動トルクの増加直前タイミングになったら、バッテリ25の充電制限値が一時的に拡大したことで充電可能量を増大した分、エンジン駆動トルクの増加量を増やす。
なお、このトルク増加時制御部20hは、要求駆動トルクに対してエンジン駆動トルクが不足する場合には、モータ/ジェネレータ2に対し、この不足分を賄う大きさのアシストトルク(正トルク)を出力させる目標MGトルクを指令する。
図4は、実施例1の統合コントローラにて実行される駆動源制御処理の流れを示すフローチャートである。以下、駆動源制御処理内容を示す図4のフローチャートの各ステップについて説明する。
ここで、要求駆動トルクの増加予測は、要求駆動トルク予測部20aにより、ドライバーの操作情報及び走行環境情報に基づいて行われる。
ここで、バッテリSOCの検出は、充電残量検出部20eにより、電圧センサ30及び電流センサ31の検出値に基づいて行われる。
ここで、「閾値SOC」は、モータ/ジェネレータ2から十分なアシストトルク(正トルク)を出力することができると判断可能なバッテリSOCの基準値であり、任意に設定する。
ここで、要求駆動トルクの増加量の予測は、トルク増加量予測部20bにより、ドライバーの操作情報及び走行環境情報に基づいて行われる。
ここで、「閾値増加量」は、要求駆動トルクの増加量が大きいと判断可能な増加量の基準値であり、任意に設定する。
ここで、要求駆動トルクの増加時間の予測は、トルク増加時間予測部20cにより、ドライバーの操作情報及び走行環境情報に基づいて行われる。
ここで、「閾値増加時間」は、要求駆動トルクの増加時間が長いと判断可能な増加時間の基準値であり、任意に設定する。
ここで、要求駆動トルクの増加直前タイミングの予測は、直前タイミング予測部20dにより、ドライバーの操作情報及び走行環境情報に基づいて行われる。
ここで、「一時的」とは、ここでは1〜2秒間である。
ここで、要求駆動トルクの増加検出は、要求駆動トルク検出部20gにより、アクセル開度情報と車速情報と不図示の要求駆動トルク設定マップに基づいて行われる。
ここで、要求駆動トルクの大きさによって、必要に応じてエンジン駆動トルクを変動制御する目標エンジントルクを指令すると共に、モータ/ジェネレータ2からアシストトルク(正トルク)を出力する目標MGトルクを指令する。
ここで、「要求駆動トルクの増加発生地点」とは、ステップS1にて予測した要求駆動トルクの増加が生じると予測された位置である。そして、自車両の現在地をGPS情報等から取得し、自車両がこの「要求駆動トルクの増加発生地点」を通過した後、所定時間が経過していれば、要求駆動トルクの増加はないとする。また、自車両がこの「要求駆動トルクの増加発生地点」を通過した後、所定時間が経過していなければ、要求駆動トルクの増加が生じる可能性があるとする。
これにより、エンジン1の駆動トルクは要求駆動トルクに応じたものになる一方、モータ/ジェネレータ2による発電は停止し、バッテリ25への充電は停止される。
ここで、要求駆動トルクの増加検出は、要求駆動トルク検出部20gにより、アクセル開度情報と車速情報と不図示の要求駆動トルク設定マップに基づいて行われる。
ここで、必要に応じてモータ/ジェネレータ2に対し、アシストトルク(正トルク)を出力する目標MGトルクを指令する。
図5は、実施例1の制御装置を搭載したハイブリッド車両で加速前から加速後のアクセル開度・要求駆動トルク・エンジントルク・モータ/ジェネレータトルク・バッテリSOCの各特性を示すタイムチャートである。以下、図5に基づき、実施例1の駆動源制御作用を説明する。
これにより、エンジン駆動トルク(エンジントルク正値)と、発電トルク(モータ/ジェネレータトルク負値)とが発生する。
これにより、モータ/ジェネレータ2による発電量は増加するが、バッテリ25の充電制限値が拡大しているので、バッテリSOCは通常時の充電制限値以上に増加可能である。
ここで、ハイブリッド車両のパワートレインの出力トルクは、エンジントルクとモータ/ジェネレータトルクの合計値であり、エンジン駆動トルク(正トルク)に対して発電トルク(負トルク)を低減することで、このエンジン駆動トルクと発電トルクとの差が、パワートレインの出力トルクとして左右後輪7a,7bへと伝達される。
また、過給機を有するいわゆるターボエンジンを搭載したハイブリッド車両であっても、過給を効かせた状態でエンジン待機することができ、ターボラグの発生を防止して、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
すなわち、応答性を確保するために、比較的応答性高いモータ/ジェネレータトルクのみで要求駆動トルクの増加に対応することが考えられる。しかし、この場合では、モータ/ジェネレータ2の出力トルクをある程度担保しなければならず、モータ/ジェネレータ2やインバータ24が大型化するという問題が生じる。しかも、モータ駆動トルクが大きくなるため、バッテリSOCも十分確保する必要があり、バッテリ25も大型化してしまう。
これに対し、実施例1では、応答性についてはモータ/ジェネレータトルクの制御によって対応するものの、エンジン駆動トルクを増加出力している。このため、大きなモータ/ジェネレータトルクを担保する必要はなく、モータ/ジェネレータ2やインバータ24の小型化を図ることができる。さらに、モータ/ジェネレータ2からのアシストトルクも抑制することができるので、バッテリ25に常時大きな電力を蓄積することができない場合であっても適用可能となる。
これにより、パワートレインの出力トルクを、要求駆動トルクに応じた大きさにすることができ、ドライバーの要求に応えることができる。
そのため、発電時間を短縮してバッテリSOCが必要以上に増加することを防止でき、必要なシーンでエンジン駆動トルクの増加を図ることができる。また、不必要な発電を抑制することができて、燃費の悪化を抑えることができる。さらに、フューエルカット制御を行っている場合であっても、要求駆動トルクの増加を予測したときには、エンジン駆動トルクの増加と、発電トルクによる相殺といった制御が行われるため、アクセルオフからの加速といった走行シーンであっても、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
図6は、ドライバーの要求駆動トルクが増加するシーンを示した説明図であり、(a)はコーナー出口シーンを示し、(b)は登り坂シーンを示し、(c)は追い越しシーンを示し、(d)は合流シーンを示し、(e)は交差点右折シーンを示し、(f)はローンチ発進シーンを示す。図7は、実施例1の制御装置を搭載したハイブリッド車両におけるローンチ発進時のアクセル開度・ブレーキ踏力・エンジントルク・モータ/ジェネレータトルク・車速の各特性を示すタイムチャートである。以下、図6及び図7に基づき、要求駆動トルクの増加シーンの例を説明する。
なお、「ローンチ発進」とは、停止している状態から最大駆動トルクで発進することである。
(a) コーナー出口シーン
・ナビゲーションシステムから取得した地図情報と、GPSシステムから取得した自車両の位置情報に基づいて予測する。
・加速要求を報知する専用スイッチをドライバーがON操作することで予測する。
(b) 登り坂シーン
・ナビゲーションシステムから取得した地図情報と、GPSシステムから取得した自車両の位置情報に基づいて予測する。
・加速要求を報知する専用スイッチをドライバーがON操作することで予測する。
(c) 追い越しシーン
・加速要求を報知する専用スイッチをドライバーがON操作することで予測する。
・Gセンサから所定値以上の横Gの発生を検出すると共に、ウインカー操作を検出することで予測する。
(d) 合流シーン
・ナビゲーションシステムから取得した地図情報と、GPSシステムから取得した自車両の位置情報に基づいて予測する。
・加速要求を報知する専用スイッチをドライバーがON操作することで予測する。
・ETC車載器によってETCレーンを通過したことを検知したことで予測する。
(e) 交差点右折シーン
・ナビゲーションシステムから取得した地図情報と、GPSシステムから取得した自車両の位置情報に加え車速情報に基づいて予測する。
・ナビゲーションシステムから取得した地図情報と、GPSシステムから取得した自車両の位置情報に加え、ウインカー操作を検出したことで予測する。
(f) ローンチ発進シーン
・アクセル開度とブレーキ踏力が所定値以上であって、車速情報から停車状態が判定できることで予測する。
そして、時刻t11時点において、ブレーキ踏力がゼロになると、要求駆動トルクが増加したとして、発電トルクを低減する。この場合、アクセルペダルは最大限に踏み込まれているので、ドライバーの要求駆動トルクは設定上最大である。そのため、モータ/ジェネレータ2による発電を停止するだけでなく、このモータ/ジェネレータ2からアシストトルク(正モータ/ジェネレータトルク)を出力することで、ドライバーの要求駆動トルクに対応することができる。
実施例1のハイブリッド車両の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。
前記エンジン1に連結したモータ/ジェネレータ2と、
前記モータ/ジェネレータ2によって発電された電力を蓄えるバッテリ25と、
前記エンジン1及び前記モータ/ジェネレータ2のトルクを制御する駆動源制御手段(統合コントローラ20と、を備え、
前記駆動源制御手段(統合コントローラ20)は、
ドライバーの要求駆動トルクの増加を予測する要求駆動トルク予測部20aと、
前記要求駆動トルクの増加が予測されたとき、前記エンジン1の駆動トルクを増加すると共に、前記モータ/ジェネレータ2から増加分のエンジン駆動トルクを相殺する大きさの発電トルクを出力して前記バッテリ25を充電するトルク増加前制御部20fと、
前記ドライバーの要求駆動トルクの増加を検出する要求駆動トルク検出部20gと、
前記要求駆動トルクの増加が検出されたとき、前記エンジン駆動トルクを増加出力したまま、前記モータ/ジェネレータ2からの発電トルクを前記要求駆動トルクの増加に応じて低減するトルク増加時制御部20hと、
を有する構成とした。
これにより、エンジントルク及びモータ/ジェネレータトルクの制御を適切に行い、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
前記トルク増加前制御部20fは、前記要求駆動トルクの予測増加量が大きいときには、前記要求駆動トルクの予測増加量が小さいときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する構成とした。
これにより、(1)の効果に加え、エンジン駆動トルクを予め大きく指令することができ、大きな要求駆動トルクの増加要求が生じても、要求駆動トルクの増加に対する応答性を確保することができる。
前記トルク増加前制御部20fは、前記要求駆動トルクの予測増加時間が長いときには、前記要求駆動トルクの予測増加時間が短いときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する構成とした。
これにより、(1)又は(2)の効果に加え、要求駆動トルクの増加前にバッテリSOCを増大させておくことができ、要求駆動トルクの増加に伴って必要となったモータ/ジェネレータ2からのアシストトルクの出力を長時間継続することができる。
前記トルク増加前制御部20fは、前記要求駆動トルクの増加開始の予測直前タイミングになったら、前記バッテリ25の充電制限値を一時的に大きくして前記モータ/ジェネレータ2からの発電トルクの増大を可能とし、前記エンジン駆動トルクの増加量を増やす構成とした。
これにより、(1)から(3)のいずれかの効果に加え、一時的であってもエンジン駆動トルクを増加させることができて、ドライバーのトルク増加要求に対する応答性をさらに向上することができる。
前記トルク増加前制御部20fは、前記要求駆動トルクの増加が予測されたときの前記バッテリ25の充電残量(バッテリSOC)が少ないときには、前記バッテリ25の充電残量(バッテリSOC)が多いときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する構成とした。
これにより、(1)から(4)のいずれかの効果に加え、要求駆動トルクの増加前にバッテリSOCを増大させておくことができ、要求駆動トルクの増加に伴って必要となったモータ/ジェネレータ2からのアシストトルクの出力を長時間継続することができる。
これにより、(1)から(5)のいずれかの効果に加え、コストをかけることなくドライバーの要求駆動トルクの増加を適切に予測することができる。
これにより、(2)の効果に加え、コストをかけることなくドライバーの要求駆動トルクの増加量を適切に予測することができる。
これにより、(3)の効果に加え、コストをかけることなくドライバーの要求駆動トルクの増加時間を適切に予測することができる。
これにより、(4)の効果に加え、コストをかけることなくドライバーの要求駆動トルクの増加開始の直前タイミングを適切に予測することができる。
2 モータ/ジェネレータ
20 統合コントローラ(駆動源制御部)
20a 要求駆動トルク予測部
20b トルク増加量予測部
20c トルク増加時間予測部
20d 直前タイミング予測部
20e 充電残量検出部
20f トルク増加前制御部
20g 要求駆動トルク検出部
20h トルク増加時制御部
21 エンジンコントローラ
22 モータコントローラ
24 インバータ
25 バッテリ
28 アクセル開度センサ
29 車速センサ
32 ドライバー操作検出システム
33 走行環境検出システム
Claims (9)
- エンジンと、
前記エンジンに連結したモータ/ジェネレータと、
前記モータ/ジェネレータによって発電された電力を蓄えるバッテリと、
前記エンジン及び前記モータ/ジェネレータのトルクを制御する駆動源制御手段と、を備え、
前記駆動源制御手段は、
ドライバーの要求駆動トルクの増加を予測する要求駆動トルク予測部と、
前記要求駆動トルクの増加が予測されたとき、前記エンジンの駆動トルクを増加すると共に、前記モータ/ジェネレータから増加分のエンジン駆動トルクを相殺する大きさの発電トルクを出力して前記バッテリを充電するトルク増加前制御部と、
前記ドライバーの要求駆動トルクの増加を検出する要求駆動トルク検出部と、
前記要求駆動トルクの増加が検出されたとき、前記エンジン駆動トルクを増加出力したまま、前記モータ/ジェネレータからの発電トルクを前記要求駆動トルクの増加に応じて低減するトルク増加時制御部と、
前記ドライバーの要求駆動トルクの増加開始の直前タイミングを予測する直前タイミング予測部と、を有し、
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの増加開始の予測直前タイミングになったら、前記エンジン駆動トルクの増加量を増やす
ことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。 - 請求項1に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記駆動源制御手段は、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加量を予測するトルク増加量予測部を有し、
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの予測増加量が大きいときには、前記要求駆動トルクの予測増加量が小さいときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記駆動源制御手段は、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加時間を予測するトルク増加時間予測部を有し、
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの予測増加時間が長いときには、前記要求駆動トルクの予測増加時間が短いときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの増加開始の予測直前タイミングになったことで前記エンジン駆動トルクの増加量を増やすとき、前記バッテリの充電制限値を一時的に大きくして前記モータ/ジェネレータからの発電トルクの増大を可能とする
ことを特徴とするハイブリット車両の制御装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記駆動源制御手段は、前記バッテリの充電残量を検出する充電残量検出部を有し、
前記トルク増加前制御部は、前記要求駆動トルクの増加が予測されたときの前記バッテリの充電残量が少ないときには、前記バッテリの充電残量が多いときよりも、前記エンジン駆動トルクの増加量を大きい値に設定する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記要求駆動トルク予測部は、前記ドライバーの操作情報又は車両の走行環境情報に基づいて、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加を予測する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項2に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記トルク増加量予測部は、前記ドライバーの操作情報又は車両の走行環境情報に基づいて、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加量を予測する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項3に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記トルク増加時間予測部は、前記ドライバーの操作情報又は車両の走行環境情報に基づいて、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加時間を予測する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 - 請求項4に記載されたハイブリッド車両の制御装置において、
前記直前タイミング予測部は、前記ドライバーの操作情報又は車両の走行環境情報に基づいて、前記ドライバーの要求駆動トルクの増加開始の直前タイミングを予測する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
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