JP6515499B2 - ハイブリッド車両の制御方法及び制御装置 - Google Patents

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Description

本発明はハイブリッド車両の制御方法及び制御装置に関し、更に詳しくは、ドライバビリティを損なうことなく減速時のエネルギー回生効率を向上することができるハイブリッド車両の制御方法及び制御装置に関する。
近年、燃費向上と環境対策などの観点から、バッテリーに接続する電動発電機により、エンジントルクのアシストやエネルギー回生を行うハイブリッドシステムを搭載したハイブリッド車両が注目されている（例えば、特許文献１を参照）。
ハイブリッドシステムは、ドライバーがアクセルをオフした時やブレーキを操作した時に、車両の減速エネルギーの一部を効率よく回収し、その回収したエネルギーを車両の電装品の駆動やエンジンのアシストに用いることで、エンジンの燃料消費量を低減して燃費を向上させることを目的としている。
このエネルギー回生に係る制御においては、車両の減速エネルギーを可能な範囲でより多く回収することが必要であるが、回生量を大きくし過ぎると、ドライバーが車両減速度に対して違和感を感じることになる。そのため、ドライバビリティを損なわない範囲で、いかに多くのエネルギーを回生するかが重要となっている。
特開２００２−２３８１０５号公報
本発明の目的は、ドライバビリティを損なうことなく減速時のエネルギー回生効率を向上することができるハイブリッド車両の制御方法及び制御装置を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンのクランク軸の一端がロックアップ機構を有するクラッチ及び変速機を介して駆動輪に接続するとともに、前記クランク軸の他端が電動発電機に機械的に連結するハイブリッド車両の制御方法であって、前記ハイブリッド車両がアクセルオフ時になったときに前記クラッチをロックアップするステップと、前記ハイブリッド車両に加わる空気抵抗力を算出するステップと、前記駆動輪に加わる転がり抵抗力を算出するステップと、前記クランク軸に加わるエンジンブレーキ力を算出するステップと、前記空気抵抗力、転がり抵抗力及びエンジンブレーキ力に基づいて車両走行抵抗力を求めるステップと、前記車両走行抵抗力に予め設定された決定係数を乗ずることで前記電動発電機における回生力を求めるステップと、前記回生力に基づいて前記電動発電機への要求回生トルクを算出するステップと、を有し、前記決定係数が、少なくとも前記ハイブリッド車両の車速に基づいて、前記ハイブリッド車両
の車速が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数である、又は、少なくとも前記変速機の段数に基づいて、前記変速機の段数が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数であることを特徴とするものである。
また、上記の目的を達成する本発明のハイブリッド車両の制御装置は、エンジンのクランク軸の一端がロックアップ機構を有するクラッチ及び変速機を介して駆動輪に接続するとともに、前記クランク軸の他端が電動発電機に機械的に連結するハイブリッド車両の制御装置であって、前記ハイブリッド車両がアクセルオフ時になったときに前記クラッチをロックアップするステップと、前記ハイブリッド車両に加わる空気抵抗力を算出するステップと、前記駆動輪に加わる転がり抵抗力を算出するステップと、前記クランク軸に加わるエンジンブレーキ力を算出するステップと、前記空気抵抗力、転がり抵抗力及びエンジンブレーキ力に基づいて車両走行抵抗力を求めるステップと、前記車両走行抵抗力に予め設定された決定係数を乗ずることで前記電動発電機における回生力を求めるステップと、前記回生力に基づいて前記電動発電機への要求回生トルクを算出するステップと、を実行し、前記決定係数が、少なくとも前記ハイブリッド車両の車速に基づいて、前記ハイブリッド車両の車速が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数である、又は、少なくとも前記変速機の段数に基づいて、前記変速機の段数が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数であることを特徴とする。
本発明のハイブリッド車両の制御方法及び制御装置によれば、減速時においてハイブリッド車両に加わる空気抵抗力、転がり抵抗力及びエンジンブレーキ力から走行抵抗力を算出し、その走行抵抗力にドライバビリティを考慮して予め設定された決定係数を乗ずることで、電動発電機に対する要求回生トルクの大きさを決定するようにしたので、ドライバビリティを損なうことなく減速時のエネルギー回生効率を向上することができる。
本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法の対象となるハイブリッド車両の構成図である。 本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法を説明するフロー図である。 エンジンフリクショントルクを求めるマップデータの例を示すグラフである。 回生量決定係数を求めるマップデータの例を示すグラフである。 回生量決定係数を求めるマップデータの他の例を示すグラフである。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の制御方法の対象であるハイブリッド車両の構成を示す。
このハイブリッド車両１は、エンジン２のクランク軸３の一端が、ロックアップ機構を有するクラッチ４及び自動変速機５を介して駆動輪６に接続する一方で、クランク軸３の他端が、一対のプーリー７ａ、７ｂに巻き回された無端状のベルト部材８を介して電動発電機９の回転軸１０に連結している。なお、クランク軸３と電動発電機９の回転軸１０との連結手段は、ベルト部材８に限るものではなく、歯車などの機械的な連結手段であれば良い。
エンジン２においては、ＥＣＭ（Engine Control Module）１１が、ハイブリッド車両１の運転状態に応じて、インジェクタからの燃料噴射量や噴射タイミングを変更する制御などを行う。
自動変速機５及びクラッチ４においては、ＴＣＭ１２（Transmission Control Module）が車速やアクセル開度などの情報を基にマップデータを参照して目標変速段を決定し、クラッチ４を断接して、その目標変速段に変速する制御を行う。
電動発電機９は、インバータ１３を介して高電圧のリチウムイオン電池１４や鉛バッテリ１５に接続している。電動発電機９及びインバータ１３は、ＭＣＵ１６（Motor Control Unit）により制御される一体型のユニット１７を構成している。
上述したＥＣＭ１１、ＴＣＭ１２及びＭＣＵ１６は、ＨＣＵ１８（Hybrid Control Unit）に車載ネットワーク（一点鎖線で示す）を通じて接続されている。また、ＨＣＵ１８には、アクセル開度センサ１９が接続されている。
このようなハイブリッド車両１におけるエネルギー回生に係る制御方法を、ＨＣＵ１８の機能として図２に基づいて以下に説明する。
まず、ＨＣＵ１８は、アクセル開度センサ１９の検出値から、ドライバーがアクセルをオフしているか否かを判定し（Ｓ１０）、アクセルがオフされている場合には、ＴＣＭ１２に指令してクラッチ４をロックアップする（Ｓ２０）。
そして、ハイブリッド車両１に加わる空気抵抗力Ｆａを（１）式から算出する（Ｓ３０）とともに、駆動輪６のタイヤに加わる転がり抵抗力Ｆｒを（２）式から算出する（Ｓ４０）。
Figure 0006515499
ここで、Ｍ：車両重量、ｇ：重力加速度、μ：ころがり抵抗係数、λ：空気抵抗係数、Ｓ：車両の前面投影面積、Ｖ：車速である。
次に、エンジン２のクランク軸３に加わるエンジンブレーキ力Ｆｅを（３）式から算出する（Ｓ５０）。
Figure 0006515499
ここで、ＴEngFric：エンジンフリクショントルク、γTM：自動変速機５のギア比、γdiff：デフギア比、ηTM：自動変速機５の伝達効率、ηdiff：デフ伝達効率、Ｒtire：駆動輪６のタイヤ動荷重半径である。
なお、エンジンフリクショントルクＴEngFricは、例えば図３に示すような、エンジン毎に予め実験により設定されたエンジン回転数とエンジンフリクショントルクＴEngFricとの関係を示すマップデータから決定される。
そして、それぞれ算出された空気抵抗力Ｆａ、転がり抵抗力Ｆｒ及びエンジンブレーキ力Ｆｅを、（４）式のように合計して車両走行抵抗力Ｆを求める（Ｓ６０）。
Figure 0006515499
次に、（５）式に示すように、車両走行抵抗力Ｆに回生量決定係数ｋREGを乗じて、駆動輪６のタイヤ接地面上における回生力ＦREGを求める（Ｓ７０）。
Figure 0006515499
回生量決定係数ｋREGは、ドライバビリティを損うことのないハイブリッド車両１の減速速度の増加率を意味しており、予め実験や計算により設定される。回生量決定係数ｋREGとしては、ゼロ以上の正の値である一定値（例えば、０．２〜０．４の範囲の値）とする他に、図４及び図５にそれぞれ例を示すように、ハイブリッド車両１の車速や自動変速機５のギヤ段数との関係を示すマップデータを用いるようにしても良い。
そして、回生力ＦREGに基づいて、（６）式から電動発電機９の回転軸１０上のトルクである要求回生トルクＴREGを算出する（Ｓ８０）。
Figure 0006515499
ここで、ηpulley：プーリー７ａ、７ｂ（ベルト部材８）のトルク伝達効率、γpulley：プーリー７ａ、７ｂの比である。
最後に、ＭＣＵ１６に指令して、電動発電機９において要求回生トルクＴREGでのエネルギー回生を行う（Ｓ９０）。
このようなハイブリッド車両１の制御方法を行うことで、ハイブリッド車両１においてドライバビリティを損なうことなく減速時のエネルギー回生効率を向上することができるのである。
１ ハイブリッド車両
２ エンジン
３ クランク軸
４ クラッチ
５ 自動変速機
６ 駆動輪
７ａ、７ｂ プーリー
８ ベルト部材
９ 電動発電機
１０ 回転軸
１８ ＨＣＵ
１９ アクセル開度センサ

Claims (2)

  1. エンジンのクランク軸の一端がロックアップ機構を有するクラッチ及び変速機を介して駆動輪に接続するとともに、前記クランク軸の他端が電動発電機に機械的に連結するハイブリッド車両の制御方法であって、
    前記ハイブリッド車両がアクセルオフ時になったときに前記クラッチをロックアップするステップと、
    前記ハイブリッド車両に加わる空気抵抗力を算出するステップと、
    前記駆動輪に加わる転がり抵抗力を算出するステップと、
    前記クランク軸に加わるエンジンブレーキ力を算出するステップと、
    前記空気抵抗力、転がり抵抗力及びエンジンブレーキ力に基づいて車両走行抵抗力を求めるステップと、
    前記車両走行抵抗力に予め設定された決定係数を乗ずることで前記電動発電機における回生力を求めるステップと、
    前記回生力に基づいて前記電動発電機への要求回生トルクを算出するステップと、を有し、
    前記決定係数が、少なくとも前記ハイブリッド車両の車速に基づいて、前記ハイブリッド車両の車速が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数である、又は、少なくとも前記変速機の段数に基づいて、前記変速機の段数が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数であることを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
  2. エンジンのクランク軸の一端がロックアップ機構を有するクラッチ及び変速機を介して駆動輪に接続するとともに、前記クランク軸の他端が電動発電機に機械的に連結するハイブリッド車両の制御装置であって、
    前記ハイブリッド車両がアクセルオフ時になったときに前記クラッチをロックアップするステップと、
    前記ハイブリッド車両に加わる空気抵抗力を算出するステップと、
    前記駆動輪に加わる転がり抵抗力を算出するステップと、
    前記クランク軸に加わるエンジンブレーキ力を算出するステップと、
    前記空気抵抗力、転がり抵抗力及びエンジンブレーキ力に基づいて車両走行抵抗力を求
    めるステップと、
    前記車両走行抵抗力に予め設定された決定係数を乗ずることで前記電動発電機における回生力を求めるステップと、
    前記回生力に基づいて前記電動発電機への要求回生トルクを算出するステップと、を実行し、
    前記決定係数が、少なくとも前記ハイブリッド車両の車速に基づいて、前記ハイブリッド車両の車速が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数である、又は、少なくとも前記変速機の段数に基づいて、前記変速機の段数が大きくなるほど前記決定係数が大きくなるように決定された係数であ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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