JP6946618B2 - ハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと制御装置とを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関する。
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という）が注目されている。このＨＥＶにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、制動時等においてはモータージェネレーターによる回生発電が行われる（例えば特許文献１参照）。
また、特許文献２には、ブレーキペダル及びアクセルペダルがオフの状態でＨＥＶが走行するコースト走行時にモータージェネレーターに回生発電を行せるとともに（以下、これをコースト回生と称する）、エンジンを停止させずにアイドル状態を維持させる技術が開示されている。この技術によれば、コースト回生時にエンジンを停止させる場合に比較して、コースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量をある程度は増加できると考えられる。
しかしながら、このように、コースト回生時にエンジンのアイドル状態を維持させるだけでは、コースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量は十分に多いとはいえない。
特開２００２−２３８１０５号公報 特開２００８−５５９９３号公報
本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッド車両のコースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量を効果的に増加させることができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法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は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記モータージェネレーターの回転数および吸収トルクの関係を示すマップに所定の基準値よりも高い発電効率が得られる領域が予め設定されており、前記エンジンとトランスミッションとの間のクラッチが接続した状態のコースト走行時に前記モータージェネレーターが回生発電を行うコースト回生時において、前記領域に基づいて前記モータージェネレーターの回転数に対する前記モータージェネレーターの吸収トルクが前記領域に示す高吸収トルクになるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を前記トランスミッションの変速が行われていない状態で実行することを特徴とする。
この発明によれば、コースト回生時においてエンジンに燃料を噴射させることでモータージェネレーターの回生発電量を増加させることができるとともに、モータージェネレーターの吸収トルクを高吸収トルクに制御する制御処理を実行するので、コースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量を効果的に増加させることができる。
上記構成において、前記制御装置は、前記コースト回生時において、さらに、前記ハイブリッド車両の減速度を予め設定された所定範囲内に入れるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を実行する構成とすることができる。
この構成によれば、コースト回生時において、エンジンの燃料噴射量の制御により、ハイブリッド車両の減速度を所定範囲内に制御することができる。これにより、ドライバーのドライバビリティを向上させることができる。
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両の制御方法において、
前記エンジンとトランスミッションとの間のクラッチが接続した状態のコースト走行時に前記モータージェネレーターが回生発電を行うコースト回生時において、前記モータージェネレーターの回転数および吸収トルクの関係を示すマップに予め設定されて、所定の基準値よりも高い発電効率が得られる領域に基づいて前記モータージェネレーターの回転数に対する前記モータージェネレーターの吸収トルクが前記領域に示す高吸収トルクになるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を前記トランスミッションの変速が行われていない状態で実行することを特徴とする。
この発明によれば、コースト回生時においてエンジンに燃料を噴射させることでモータージェネレーターの回生発電量を増加させることができるとともに、モータージェネレーターの吸収トルクを高吸収トルクに制御する制御処理を実行するので、コースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量を効果的に増加させることができる。
上記方法において、前記コースト回生時において、さらに、前記ハイブリッド車両の減速度を予め設定された所定範囲内に入れるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を実行する構成とすることができる。
この方法によれば、コースト回生時において、エンジンの燃料噴射量制御により、ハイブリッド車両の減速度を所定範囲内に制御することができる。これにより、ドライバーのドライバビリティを向上させることができる。
本発明によれば、ハイブリッド車両のコースト回生時におけるモータージェネレーターの回生発電量を効果的に増加させることができる。
本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。 制御装置のコースト回生時における制御処理の一例を示すフローチャートである。 モータージェネレーターのトルクと回転数との関係を模式的に示す図である。
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構成図である。このハイブリッド車両（以下「ＨＥＶ」という）は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン１０及びモータージェネレーター３１を有するハイブリッドシステム３０を備えている。
なお、エンジン１０及びモータージェネレーター３１は、車両走行用の動力源としての機能を有している。なお、エンジン１０、モータージェネレーター３１、及び制御装置８
０は、ＨＥＶの発進加速時制御システムとしての機能も有している。
エンジン１０においては、エンジン本体１１に形成された複数（この例では４個）の気筒１２内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト１３が回転駆動される。このエンジン１０には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト１３の回転動力は、クランクシャフト１３の一端部に接続するクラッチ１４（例えば、湿式多板クラッチなど）を介してトランスミッション２０に伝達される。
トランスミッション２０には、ＨＥＶの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター２１を用いて自動的に変速するＡＭＴ又はＡＴが用いられている。
トランスミッション２０で変速された回転動力は、プロペラシャフト２２を通じてデファレンシャル２３に伝達され、一対の駆動輪２４にそれぞれ駆動力として分配される。
ハイブリッドシステム３０は、モータージェネレーター３１と、このモータージェネレーター３１に順に電気的に接続するインバーター３５、高電圧バッテリー３２、ＤＣ／ＤＣコンバーター３３及び低電圧バッテリー３４とを有している。
高電圧バッテリー３２としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー３４には鉛バッテリーが用いられる。
ＤＣ／ＤＣコンバーター３３は、高電圧バッテリー３２と低電圧バッテリー３４との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー３４は、各種の車両電装品３６に電力を供給する。
このハイブリッドシステム３０における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やＳＯＣなどは、ＢＭＳ３９（バッテリーマネージメントシステム）により検出される。ＢＭＳ３９は検出結果を制御装置８０に伝える。
モータージェネレーター３１は、回転軸３７に取り付けられた第１プーリー１５とエンジン本体１１の出力軸であるクランクシャフト１３の他端部に取り付けられた第２プーリー１６との間に掛け回された無端状のベルト状部材１７を介して、エンジン１０との間で動力を伝達する。なお、第１プーリー１５、第２プーリー１６及びベルト状部材１７の代わりに、ギアボックス等を用いて動力を伝達することもできる。また、モータージェネレーター３１に接続するエンジン本体１１の出力軸は、クランクシャフト１３に限定されるものではなく、例えばエンジン本体１１とトランスミッション２０との間の伝達軸であってもよい。
このモータージェネレーター３１は、クランキングを行う機能も有している。
上述したハイブリッドシステム３０は制御装置８０によって制御される。具体的にはハイブリッドシステム３０は、制御装置８０に制御されることで、ＨＥＶの発進時や加速時には、高電圧バッテリー３２から電力を供給されたモータージェネレーター３１により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、制動時等においては、モータージェネレーター３１による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー３２を充電する。
また制御装置８０は、ハイブリッドシステム３０の他に、クラッチ１４の切断及び接続
を制御するとともに、変速用アクチュエーター２１を制御することでトランスミッション２０のギア段も制御する。この制御装置８０は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するＣＰＵと、ＣＰＵの動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するＲＯＭ、ＲＡＭ等とを有するマイクロコンピュータを備えている。
また本実施形態に係る制御装置８０は、ブレーキペダル９０及びアクセルペダル９５がオフの状態（踏み込まれていない状態）でＨＥＶが走行するコースト走行時にも、モータージェネレーター３１に回生発電を実行させる。以下、このコースト走行時にモータージェネレーター３１が回生発電を実行することを、コースト回生と称する。
そして制御装置８０は、コースト回生時において、エンジン１０に燃料を噴射させる制御処理を実行するとともに、モータージェネレーター３１の回転数に対するモータージェネレーター３１の吸収トルクを、所定の基準値よりも高い発電効率（高発電効率）が得られる吸収トルク（以下、この吸収トルクを高吸収トルクと称する）に制御する制御処理を実行する。このコースト回生時における制御処理の詳細についてフローチャートを用いて説明すると次のようになる。
図２は制御装置８０のコースト回生時における制御処理の一例を示すフローチャートである。制御装置８０の制御部は、ＨＥＶがコースト走行状態になった場合に、図２のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。ステップＳ１０において制御部は、エンジン１０に燃料を噴射させる制御処理を実行する。具体的には制御部は、エンジン１０の燃料噴射弁を制御して、この燃料噴射弁から燃料を噴射させる。
この制御処理によって、エンジン１０の出力軸に接続されたモータージェネレーター３１は、エンジン１０の燃料噴射によって発生したエネルギーを吸収することで、回生発電量を増加させる。
ステップＳ１０の後に制御部は、ステップＳ２０を実行する。ステップＳ２０において制御部は、モータージェネレーター３１の吸収トルクを高吸収トルクに制御する制御処理を実行する。具体的には制御部は、モータージェネレーター３１（ＭＧ）の回転数に対するモータージェネレーター３１の吸収トルクを高吸収トルクに制御する制御処理を実行する。このステップＳ２０について、以下の図３を用いて詳細に説明すると次のようになる。
図３は、モータージェネレーター３１のトルクと回転数との関係を模式的に示す図である。図３の縦軸はモータージェネレーター３１のトルク（Ｎ・ｍ）を示し、横軸は回転数（ｒｐｍ）を示している。なお、図３の縦軸のうち横軸よりも上方側は、モータージェネレーター３１がアシストする側に対応し、横軸よりも下方側はモータージェネレーター３１が回生発電する側に対応している。そのため、縦軸のうち横軸よりも上方側は、アシスト時にモータージェネレーター３１が発生するトルク（すなわち、アシストトルク）を示し、横軸よりも下方側は回生発電時にモータージェネレーター３１が吸収するトルク（すなわち、吸収トルク）を示している。
図３のラインＡは、吸収トルクの上限値を示すラインである。モータージェネレーター３１は、回生発電時において、このラインＡと横軸との間の領域のトルクを吸収して、回生発電を行う。また図３のラインＢは、アシストトルクの上限値を示すラインである。モータージェネレーター３１は、アシスト時において、このラインＢと横軸との間の領域のトルクを発生して、エンジン１０をアシストする。
図３において、斜線で示した領域（Ｈｉ−Ｔｒ）が、前述した高発電効率が得られるトルク領域（すなわち高吸収トルクの領域）である。そこで、図２のステップＳ２０において制御部は、モータージェネレーター３１の吸収トルクが、この高吸収トルクの領域（Ｈｉ−Ｔｒ）に入るように、エンジン１０の燃料噴射量を制御して、モータージェネレーター３１の吸収トルクを高吸収トルクに制御する。
具体的には制御装置８０の記憶部（例えばＲＯＭ等）には、エンジン１０の回転数とモータージェネレーター３１の吸収トルクとの関係を規定したマップ（例えば図３のようなマップ）が予め記憶されている。そして、ステップＳ２０において制御装置８０の制御部は、モータージェネレーター３１の回転数に対する吸収トルクが、このマップに規定された高吸収トルクの領域（Ｈｉ−Ｔｒ）に入るように、エンジン１０の燃料噴射量の制御でエンジン１０の発生トルクを制御し、これによりモータージェネレーター３１の吸収トルクを高吸収トルクに制御する。この結果、モータージェネレーター３１は高効率で発電できるようになる。
以上説明した本実施形態によれば、コースト回生時においてエンジン１０に燃料を噴射させる制御処理を実行することで（ステップＳ１０）、この制御処理によって発生するエネルギーをモータージェネレーター３１で吸収することができるので、コースト回生時におけるモータージェネレーター３１の回生発電量を増加させることができる。さらに本実施形態によれば、モータージェネレーター３１の吸収トルクを高吸収トルクに制御する制御処理を実行するので（ステップＳ２０）、コースト回生時におけるモータージェネレーター３１の回生発電量を効果的に増加させることができる。
（上記実施形態の変形例）
本変形例に係る制御装置８０の制御部は、コースト回生時において、さらに、ＨＥＶの減速度（ｍ／ｓ２；すなわち減速時の加速度）に基づいてエンジン１０の燃料噴射量を制御することで、ＨＥＶの減速度を予め設定された所定範囲内に制御する制御処理を実行する。
具体的には本変形例に係る制御部は、図２のステップＳ１０またはステップＳ２０において、さらに、ＨＥＶの車速等に基づいてＨＥＶの減速度を取得し、この取得された減速度が、予め記憶部（例えばＲＯＭ）に記憶された所定範囲内に入るようにエンジン１０の燃料噴射量を調整することで、ＨＥＶの減速度を予め設定された所定範囲内に制御する。なお、この制御処理の実行時に、クラッチ１４は接状態（接続した状態）になっており、且つトランスミッション２０の変速は行われていないものとする。
本変形例によれば、前述した実施形態の効果の他に、コースト回生時においてＨＥＶの減速度を所定範囲内に制御することができ、これにより、ドライバーのドライバビリティを向上させることができるという効果を奏することができる。
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ エンジン
１３ クランクシャフト（出力軸）
３０ ハイブリッドシステム
３１ モータージェネレーター
８０ 制御装置
９０ ブレーキペダル
９５ アクセルペダル

Claims (4)

  1. 車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両において、
    前記制御装置は、前記モータージェネレーターの回転数および吸収トルクの関係を示すマップに所定の基準値よりも高い発電効率が得られる領域が予め設定されており、前記エンジンとトランスミッションとの間のクラッチが接続した状態のコースト走行時に前記モータージェネレーターが回生発電を行うコースト回生時において、前記領域に基づいて前記モータージェネレーターの回転数に対する前記モータージェネレーターの吸収トルクが前記領域に示す高吸収トルクになるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を前記トランスミッションの変速が行われていない状態で実行することを特徴とするハイブリッド車両。
  2. 前記制御装置は、前記コースト回生時において、さらに、前記ハイブリッド車両の減速度を予め設定された所定範囲内に入れるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を実行する請求項１記載のハイブリッド車両。
  3. 車両走行用の動力源であるエンジン及びモータージェネレーターと、制御装置と、を有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両の制御方法において、
    前記エンジンとトランスミッションとの間のクラッチが接続した状態のコースト走行時に前記モータージェネレーターが回生発電を行うコースト回生時において、前記モータージェネレーターの回転数および吸収トルクの関係を示すマップに予め設定されて、所定の基準値よりも高い発電効率が得られる領域に基づいて前記モータージェネレーターの回転数に対する前記モータージェネレーターの吸収トルクが前記領域に示す高吸収トルクになるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を前記トランスミッションの変速が行われていない状態で実行することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。
  4. 前記コースト回生時において、さらに、前記ハイブリッド車両の減速度を予め設定された所定範囲内に入れるように前記エンジンの燃料噴射量を制御する制御処理を実行する請求項３記載のハイブリッド車両の制御方法。
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