JP7401021B2 - hybrid vehicle - Google Patents

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Description

本発明はモータ(電動機)とエンジン(内燃機関)とを備えるハイブリッド車両の制御技術に関する。 The present invention relates to a control technology for a hybrid vehicle including a motor (electric motor) and an engine (internal combustion engine).

充電可能な二次電池(バッテリ)は低温時に出力性能が低下することが知られており、特にプラグインタイプやシリーズ方式のハイブリッド車両ではバッテリ出力低下による駆動力不足が重要な課題として認識されている。このような駆動力不足を解決するために、たとえば特許文献1には、バッテリの出力性能が低下する低温時において運転者がアクセル操作により所定値よりも大きい出力を要求した場合、エンジントルクを一時的に増大させ、発電機での発電量を増大させる制御方法が提案されている。 It is known that the output performance of rechargeable secondary batteries (batteries) decreases at low temperatures, and the lack of driving force due to decreased battery output is recognized as an important issue, especially for plug-in type and series type hybrid vehicles. There is. In order to solve this lack of driving power, for example, Patent Document 1 states that when the driver requests an output larger than a predetermined value by operating the accelerator at low temperatures when the output performance of the battery decreases, the engine torque is temporarily reduced. A control method has been proposed to increase the amount of power generated by the generator.

日本国特開2019-162930号公報Japanese Patent Application Publication No. 2019-162930

特許文献1に開示された制御方法では、低温時に運転者が要求出力を所定値以上に増大させた場合、動力性能低下を抑制するようにエンジントルクを増大させる。したがって制御動作は運転者のアクセル操作に依存しており、走行中にしか作動しない。 In the control method disclosed in Patent Document 1, when the driver increases the required output to a predetermined value or more at a low temperature, engine torque is increased to suppress a decrease in power performance. Therefore, the control operation depends on the driver's accelerator operation and only operates while the vehicle is driving.

しかしながら、EVモードで走行中に、あるいは停車中に、運転者のアクセル操作とは関係なくエンジンを起動して発電を行う場合がある。このときにバッテリ出力が低下した状態ではエンジンの回転速度を目標値に維持できず、回転速度が低下してエンジンストール(エンスト)が発生し得る。詳しくは後述するが、本発明者は、このエンジン回転速度の低下がエンジンの水温と油温の上昇率の差により発生するエンジン-発電機間のトルク誤差に起因することを見いだした(図3を参照)。アクセル操作をしていない場合にはエンジン要求出力は所定値に維持されているので、発電機の力行出力が十分であれば発電機の力行アシストによりトルク誤差を上回る出力で通常制御を維持できる。 However, while the vehicle is running in EV mode or stopped, the engine may be started to generate electricity regardless of the driver's accelerator operation. At this time, when the battery output is reduced, the rotational speed of the engine cannot be maintained at the target value, and the rotational speed decreases and an engine stall may occur. Although the details will be described later, the inventor found that this decrease in engine speed is caused by a torque error between the engine and the generator caused by the difference in the rate of increase in engine water temperature and oil temperature (Figure 3 ). When the accelerator is not operated, the required engine output is maintained at a predetermined value, so if the power running output of the generator is sufficient, normal control can be maintained with an output that exceeds the torque error by the power running assist of the generator.

ところが、発電機の力行出力はバッテリから電力を持ち出して発電機をモータ駆動し、エンジンの回転速度を上昇させるので、バッテリ出力が低下するにつれて発電機の力行出力も低下し、極低温あるいはバッテリの劣化時にはゼロとなる。このように発電機の力行出力が低下すると、エンジン要求出力と発電機の力行出力との合計値がトルク誤差より小さくなり、エンジン回転速度が低下して最終的にはエンストを発生する。以下、図1を参照しながら説明する。 However, the power output of the generator takes power from the battery to drive the generator and the motor, increasing the engine speed, so as the battery output decreases, the power output of the generator also decreases, resulting in extremely low temperatures or It becomes zero at the time of deterioration. When the power running output of the generator decreases in this way, the total value of the engine required output and the power running output of the generator becomes smaller than the torque error, and the engine rotation speed decreases, eventually causing the engine to stall. This will be explained below with reference to FIG.

図1において、EV走行モードで走行中に、時点t1でエンジンが起動し時点t2でシリーズ走行に移行したとする。エンジン起動時には発電機がモータ駆動することでエンジン回転速度が上昇し目標回転速度に到達する。しかしながら、運転者がアクセル操作していない場合にはエンジン要求出力が一定値であり、バッテリ出力の低下に伴って発電機の力行出力が低下し発電機のアシストが小さくなると、エンジン要求出力と発電機の力行出力との合計値がトルク誤差を下回りはじめる。これによりエンジン回転速度が目標を維持できず徐々に低下しはじめ、時点txでエンジンが停止しエンストを発生する。上述した特許文献1のように運転者のアクセル操作に依存した制御方法では、このようなエンストを防止できない。 In FIG. 1, it is assumed that the engine starts at time t1 and transitions to series travel at time t2 while the vehicle is traveling in the EV travel mode. When the engine starts, the generator drives the motor, causing the engine rotation speed to rise and reach the target rotation speed. However, when the driver is not operating the accelerator, the required engine output is a constant value, and as the battery output decreases, the power running output of the generator decreases and the generator assist decreases, the required engine output and power generation decrease. The total value together with the machine's power running output begins to fall below the torque error. As a result, the engine rotational speed cannot maintain the target and begins to gradually decrease, and at time tx, the engine stops and stalls. A control method that relies on the driver's accelerator operation, as in Patent Document 1 mentioned above, cannot prevent such engine stalling.

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、バッテリが出力低下状態であってもエンジン回転速度を維持してエンストを防止できるハイブリッド車両を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a hybrid vehicle that can maintain the engine rotation speed and prevent engine stalling even when the battery output is reduced. .

前記目的を達成するため本発明の一実施の形態によれば、エンジンと、前記エンジンの出力軸と機械的に連結され回生動作あるいは力行動作可能な発電機と、前記発電機の回生動作時に発電した電力を蓄え、前記発電機の力行動作時に電力を供給するバッテリと、前記バッテリから供給される電力を駆動輪の駆動力に変換するモータと、前記エンジン、前記発電機および前記モータを制御する制御部と、を備えたハイブリッド車両であって、前記制御部が、前記エンジンを起動した時に前記エンジンの要求出力と前記発電機の力行最大出力との合計値が所定の判定閾値より小さいか否かを判定し、前記合計値が前記所定の判定閾値より小さい場合、前記エンジンの目標回転速度との偏差に応じて前記エンジンのトルクフィードバック補正量を算出し前記エンジンの要求トルクを制御する、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施の形態によれば、前記所定の判定閾値は、前記エンジンの目標回転速度ごとに前記エンジンの冷却水温に依存して予め設定されてもよい。
また、本発明の一実施の形態によれば、前記制御部はさらに、前記合計値が、前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さいか否かを判定し、前記合計値が前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さい場合には、前記エンジンの目標回転速度との偏差に応じて前記エンジンのトルクフィードバック補正量を算出し前記エンジンの要求トルクを制御することができる。
また、本発明の一実施の形態によれば、前記制御部が、前記エンジンの要求トルク制御の少なくとも終了時に前記エンジンのトルクフィードバック補正量を所定のレートで減少させることができる。
また、本発明の一実施の形態によれば、前記所定の判定閾値は、前記エンジンの出力軸のフリクショントルク誤差を含む最大トルク誤差に対応した出力値であり得る。
In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes an engine, a generator mechanically connected to the output shaft of the engine and capable of regenerative operation or power operation, and a generator that generates electricity during the regenerative operation of the generator. a battery that stores the generated electric power and supplies the electric power during power operation of the generator; a motor that converts the electric power supplied from the battery into driving force for driving wheels; and controls the engine, the generator, and the motor. A hybrid vehicle comprising: a control unit, wherein the control unit determines whether, when starting the engine, the total value of the requested output of the engine and the maximum powering output of the generator is smaller than a predetermined determination threshold; and, if the total value is smaller than the predetermined determination threshold, calculate a torque feedback correction amount for the engine according to the deviation from the target rotational speed of the engine, and control the required torque of the engine. It is characterized by
Further, according to an embodiment of the present invention, the predetermined determination threshold value may be set in advance for each target rotational speed of the engine depending on the cooling water temperature of the engine.
According to an embodiment of the present invention, the control unit further determines whether the total value is smaller than a value obtained by adding a hysteresis setting value to the predetermined determination threshold; If the value is smaller than the predetermined determination threshold plus a hysteresis setting value, a torque feedback correction amount for the engine is calculated in accordance with the deviation from a target rotational speed of the engine, and the requested torque of the engine is controlled. I can do it.
Further, according to an embodiment of the present invention, the control unit can reduce the torque feedback correction amount of the engine at a predetermined rate at least when the requested torque control of the engine ends.
According to an embodiment of the present invention, the predetermined determination threshold may be an output value corresponding to a maximum torque error including a friction torque error of the output shaft of the engine.

本発明の一実施の形態によれば、エンジンの要求出力と発電機の力行最大出力との合計値が所定の判定閾値より小さい場合にエンジンのトルクフィードバック補正量によりエンジン要求トルクを制御するので、たとえば低温時でバッテリが出力低下状態であっても、運転者の操作に依存することなく、エンジン回転速度を維持してエンストを防止する上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、所定の判定閾値がエンジンの目標回転速度ごとにエンジン水温に依存して予め設定されることで、高速で正確な判定処理が可能となり、エンストを未然にかつ確実に防止する上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、エンジンの要求出力と発電機の力行最大出力との合計値が所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さいか否かを判定してエンジン要求トルクを制御するので、ハイブリッド車両の補機等のオンオフに依存した消費電力の増減による制御ハンチングを防止できる。
また、本発明の一実施の形態によれば、エンジン要求トルク制御の少なくとも終了時にトルクフィードバック補正量を徐々に減少させるので、車両の振動や運転者の違和感を緩和できる上で有利となる。
また、本発明の一実施の形態によれば、所定の判定閾値をエンジンの出力軸のフリクショントルク誤差を含む最大トルク誤差に対応した出力値にすることで、最大トルク誤差を考慮してトルクフィードバック補正量を算出しエンストを防止する上で有利となる。
According to an embodiment of the present invention, when the total value of the required output of the engine and the maximum power output of the generator is smaller than a predetermined determination threshold, the required engine torque is controlled by the engine torque feedback correction amount. For example, even when the battery is in a low output state at low temperatures, it is advantageous to maintain the engine rotation speed and prevent engine stalling without depending on the driver's operation.
Further, according to an embodiment of the present invention, a predetermined determination threshold value is set in advance depending on the engine water temperature for each target rotational speed of the engine, thereby enabling fast and accurate determination processing and preventing engine stalling. This is advantageous in preventing accidents in advance and reliably.
Further, according to an embodiment of the present invention, it is determined whether the total value of the required output of the engine and the maximum powering output of the generator is smaller than a value obtained by adding a hysteresis setting value to a predetermined determination threshold. Since the engine required torque is controlled, it is possible to prevent control hunting due to an increase or decrease in power consumption depending on whether the auxiliary equipment of the hybrid vehicle is turned on or off.
Further, according to an embodiment of the present invention, the torque feedback correction amount is gradually reduced at least at the end of the engine request torque control, which is advantageous in that vibrations in the vehicle and discomfort felt by the driver can be alleviated.
Further, according to an embodiment of the present invention, by setting the predetermined determination threshold to an output value corresponding to the maximum torque error including the friction torque error of the output shaft of the engine, torque feedback is performed in consideration of the maximum torque error. This is advantageous in calculating the correction amount and preventing engine stalling.

背景技術によるハイブリッド車両におけるバッテリ出力低下時のエンジン要求トルク、回転速度および発電機トルクの変化を示すタイムチャートである。5 is a time chart showing changes in engine required torque, rotational speed, and generator torque when battery output decreases in a hybrid vehicle according to the background art. 本発明の一実施形態によるハイブリッド車両における制御系の概略的構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system in a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. エンジンの水温、油温およびそれらの温度差の時間変化の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the time change of the water temperature of an engine, oil temperature, and those temperature differences. ハイブリッド車両におけるエンジン、発電機およびバッテリ間のエネルギの流れを示す模式的ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram showing the flow of energy between an engine, a generator, and a battery in a hybrid vehicle. 本実施形態による制御に用いられる判定閾値を説明するための模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a determination threshold used for control according to the present embodiment. 本実施形態による制御方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a control method according to the present embodiment. 本実施形態による制御装置の動作の一例を示すタイムチャートである。5 is a time chart showing an example of the operation of the control device according to the present embodiment.

1.車両構成
図2に例示するように、本発明の一実施形態によるハイブリッド車両10において、バッテリ100はインバータ101、102および103に接続され、それぞれのインバータがフロントモータ104、リアモータ105および発電機106に接続されている。インバータ101および102は、バッテリ100から供給される直流電力を三相交流電力に変換してフロントモータ104およびリアモータ105へそれぞれ供給する。
1. Vehicle Configuration As illustrated in FIG. 2, in a hybrid vehicle 10 according to an embodiment of the present invention, a battery 100 is connected to inverters 101, 102, and 103, and each inverter is connected to a front motor 104, a rear motor 105, and a generator 106. It is connected. Inverters 101 and 102 convert DC power supplied from battery 100 into three-phase AC power and supply it to front motor 104 and rear motor 105, respectively.

インバータ103は発電機106により発電された三相交流電力を直流電力に変換し、バッテリ100の充電や図示しない補機の電源として利用される。なお、ハイブリッド車両10の回生制動時には、フロントモータ104およびリアモータ105が発電機として機能し、それぞれのモータで発電された三相交流電力がインバータ101および102により直流電力に変換され、バッテリ100の充電に利用される。 The inverter 103 converts the three-phase AC power generated by the generator 106 into DC power, and is used to charge the battery 100 and as a power source for auxiliary equipment (not shown). Note that during regenerative braking of the hybrid vehicle 10, the front motor 104 and the rear motor 105 function as generators, and the three-phase AC power generated by each motor is converted to DC power by the inverters 101 and 102, and the battery 100 is charged. used for.

発電機106の回転子軸はエンジン107の出力軸と機械的に連結され、エンジン107の回転により発電を行う。ここではエンジン107と発電機106の回転速度は一致している。また発電機106はモータとしても動作する。具体的にはエンジン107の始動用のスタータとして動作させたり、あるいはエンジン107を負荷として回転させて廃電に利用したりすることもできる。 The rotor shaft of the generator 106 is mechanically connected to the output shaft of the engine 107, and the rotation of the engine 107 generates electricity. Here, the rotational speeds of the engine 107 and the generator 106 are the same. The generator 106 also operates as a motor. Specifically, it can be operated as a starter for starting the engine 107, or the engine 107 can be rotated as a load and used for waste electricity.

なお、ハイブリッド車両10がプラグインタイプ(PHEV:外部充電可能なプラグインハイブリッド)であれば、バッテリ100は、図示しない充電装置を介して、家庭用の商用電源あるいは充電スタンドの急速充電用電源などから供給される電力によって充電されてもよい。 Note that if the hybrid vehicle 10 is a plug-in type (PHEV: plug-in hybrid capable of external charging), the battery 100 is connected to a household commercial power source or a quick charging power source at a charging station via a charging device (not shown). The battery may be charged by power supplied from a power source, etc.

クラッチCLはエンジン107の回転トルクのギア機構108への伝達を機械的に切断あるいは連結する。クラッチCLを切断することでエンジン107の出力軸は発電機106のみに機械的に接続され、ハイブリッド車両10はEV走行モードあるいはシリーズ走行モードとなる。クラッチCLを連結することでエンジン107の出力軸は発電機106だけでなくギア機構108にも接続される。ギア機構108はフロントモータ104の駆動トルクを前輪109へ伝達し、またクラッチCLが連結状態であればエンジン107の駆動トルクも前輪109へ伝達することもできる。またリアモータ105はギア機構110を介して後輪111に駆動トルクを伝達する。 Clutch CL mechanically disconnects or connects transmission of rotational torque of engine 107 to gear mechanism 108 . By disengaging the clutch CL, the output shaft of the engine 107 is mechanically connected only to the generator 106, and the hybrid vehicle 10 enters the EV driving mode or the series driving mode. By connecting the clutch CL, the output shaft of the engine 107 is connected not only to the generator 106 but also to the gear mechanism 108. The gear mechanism 108 transmits the driving torque of the front motor 104 to the front wheels 109, and can also transmit the driving torque of the engine 107 to the front wheels 109 if the clutch CL is in a connected state. Further, the rear motor 105 transmits drive torque to the rear wheels 111 via the gear mechanism 110.

電子制御ユニット(ECU)112はハイブリッド車両10の制御部を構成する。詳しくは、各種検出量及び各種作動情報に基づいてハイブリッド車両10の走行に必要な車両要求出力を算出し、クラッチCLおよびインバータ101,102および103を制御することで走行モード(EVモード、シリーズモード)を切り換えるとともに、エンジン107の出力制御、フロントモータ104およびリアモータ105の出力制御、発電機106の出力制御等を実行する。 Electronic control unit (ECU) 112 constitutes a control section of hybrid vehicle 10. Specifically, the required vehicle output necessary for running the hybrid vehicle 10 is calculated based on various detected amounts and various operating information, and the driving mode (EV mode, series mode ), and also executes output control of the engine 107, output control of the front motor 104 and rear motor 105, output control of the generator 106, etc.

なお、ハイブリッド車両10の走行モードについては以下の通りである。
・EVモードでは、クラッチCLを切断するとともにエンジン107を停止し、バッテリ100から供給される電力によってフロントモータ104およびリアモータ105を駆動して走行させる。また、バッテリ100から供給される電力が要求出力に足りない場合は、次に説明するシリーズモードに切り替えてエンジン107を始動し発電機106によって発電された電力もフロントモータ104およびリアモータ105の駆動に用いる。
・シリーズモードでは、クラッチCLを切断し、エンジン107の駆動力を全て発電機106に付与する。そして、発電機106によって発電された電力によりフロントモータ104およびリアモータ105を駆動して走行させる。この時、発電機106の発電電力が要求出力に足りない場合は、バッテリ100に蓄電された電力もフロントモータ104およびリアモータ105の駆動に用いる。また、発電機106の発電電力が要求出力よりも大きい場合には、余剰電力をバッテリ100の充電に利用する。
Note that the driving modes of the hybrid vehicle 10 are as follows.
- In the EV mode, the clutch CL is disconnected, the engine 107 is stopped, and the front motor 104 and the rear motor 105 are driven by electric power supplied from the battery 100 to drive the vehicle. If the power supplied from the battery 100 is insufficient for the required output, the engine 107 is started by switching to the series mode described below, and the power generated by the generator 106 is also used to drive the front motor 104 and rear motor 105. use
- In the series mode, the clutch CL is disconnected and all the driving force of the engine 107 is applied to the generator 106. The electric power generated by the generator 106 drives the front motor 104 and the rear motor 105 to cause the vehicle to travel. At this time, if the power generated by the generator 106 is insufficient for the required output, the power stored in the battery 100 is also used to drive the front motor 104 and the rear motor 105. Furthermore, when the power generated by the generator 106 is larger than the required output, the surplus power is used to charge the battery 100.

さらにECU112は、後述する判定閾値テーブル113に保存された判定閾値と以下のセンサ信号とを入力して本実施形態によるエンジントルク制御を実行する:・運転者が操作するアクセルペダルの操作量や操作速度を検出するアクセルポジションセンサ(図示せず)からのアクセル開度信号;・エンジン107の出力軸の回転速度[rpm]を検出する回転速度センサ(図示せず)からのエンジン回転速度信号;・エンジン107の冷却水の温度を検出する水温センサ(図示せず)からのエンジン水温信号;および・バッテリ100の電池残量や充電状態を検出するSOC(State Of Charge)センサ(図示せず)からのSOC信号。 Furthermore, the ECU 112 executes engine torque control according to the present embodiment by inputting judgment thresholds stored in a judgment threshold table 113 to be described later and the following sensor signals: - The operation amount and operation of the accelerator pedal operated by the driver. An accelerator opening signal from an accelerator position sensor (not shown) that detects the speed;・An engine rotational speed signal from a rotational speed sensor (not shown) that detects the rotational speed [rpm] of the output shaft of the engine 107;・An engine water temperature signal from a water temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the cooling water of the engine 107; and an SOC (State Of Charge) sensor (not shown) that detects the remaining battery level and charging state of the battery 100. SOC signal.

なお、ECU112は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサ、プロセッサが実行する制御プログラム等を格納するROM(Read-only memory)、制御プログラムの作動領域としてのRAM(Random access memory)、周辺回路等とのインターフェース部などを含んで構成される。上記判定閾値テーブル113は消去可能書換可能なROMに保存されてもよい。本実施形態による制御方法はECU112のプロセッサ上でプログラムを実行することによりに実装され得る。以下、エンジンと発電機との間のトルク誤差について説明した後、本実施形態による制御方法について詳細に説明する。 Note that the ECU 112 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read-only memory) that stores a control program executed by the processor, a RAM (Random access memory) as an operating area for the control program, peripheral circuits, etc. It consists of an interface section with the The determination threshold table 113 may be stored in an erasable and rewritable ROM. The control method according to this embodiment can be implemented by executing a program on the processor of the ECU 112. Hereinafter, after explaining the torque error between the engine and the generator, the control method according to this embodiment will be explained in detail.

2.トルク誤差の算出
既に述べたように、低温時あるいはバッテリの劣化時にバッテリ出力が低下して発電機の力行アシストがなくなると、運転者がエンジン要求出力を増大させない限り、トルク誤差によりエンジンの回転速度が目標値を維持できない現象が生じ得る。このトルク誤差は次に述べるようにエンジンの水温と油温が乖離することにより発生する。
2. Calculation of Torque Error As mentioned above, when the battery output decreases at low temperatures or when the battery deteriorates and the power running assist from the generator is lost, the torque error will cause the engine rotational speed to decrease unless the driver increases the required engine output. may not be able to maintain the target value. This torque error occurs due to a discrepancy between the engine water temperature and oil temperature, as described below.

図3に示すように、エンジンの水温(ENG水温)と油温(ENG油温)とは温度の上昇率が異なるので時間と共に温度差が変化する。特に短時間にエンジン始動とエンジン停止を繰り替えされる状況下では,水温と油温の乖離が大きくなる傾向にある。エンジンの出力軸に作用する摩擦に起因するフリクショントルクは油温とエンジン回転速度により決まり、油温が低い程フリクショントルク値は大きくなる。油温は水温から推定される場合、水温と油温の乖離が大きくなると実際のフリクショントルク値と水温から算出するフリクショントルク値に誤差が発生してしまう。これにエンジン指令に対する誤差やエンジンと接続している減速機のフリクショントルクなどを加算することで最大トルク誤差量が算出される。したがって、この最大トルク誤差量によるエンジン回転速度の減少を防止するようにエンジン要求出力を増大させる制御が必要となる。 As shown in FIG. 3, the engine water temperature (ENG water temperature) and oil temperature (ENG oil temperature) have different temperature increase rates, so the temperature difference changes with time. Particularly in situations where the engine is started and stopped repeatedly in a short period of time, the discrepancy between the water temperature and oil temperature tends to increase. Friction torque caused by friction acting on the output shaft of the engine is determined by oil temperature and engine rotational speed, and the lower the oil temperature, the larger the friction torque value. When the oil temperature is estimated from the water temperature, if the difference between the water temperature and the oil temperature becomes large, an error will occur in the friction torque value calculated from the actual friction torque value and the water temperature. The maximum torque error amount is calculated by adding the error with respect to the engine command and the friction torque of the reduction gear connected to the engine. Therefore, control is required to increase the required engine output so as to prevent the engine rotational speed from decreasing due to this maximum torque error amount.

3.エンジントルク制御
図4Aに示すように、回生動作時にはエンジン107の回転トルクが発電機106に伝達され、発電機106が発電してバッテリ100を充電する。また力行動作時にはバッテリ100から発電機106へ電力が供給され、発電機106がモータとしてエンジン107を回転させる。たとえばエンジン107の回転速度が目標値より低下すると、ECU112は発電機106を制御してモータとして動作させることでエンジン107の回転速度を目標値近傍に維持できる。しかしながらバッテリ100が出力低下状態であれば、発電機106の力行出力を十分に増加させることができなくなる。言い換えれば、発電機106の力行出力の可能値はバッテリ100の出力可能値に対応する。
3. Engine Torque Control As shown in FIG. 4A, during regenerative operation, the rotational torque of the engine 107 is transmitted to the generator 106, and the generator 106 generates electricity to charge the battery 100. Further, during power operation, power is supplied from the battery 100 to the generator 106, and the generator 106 rotates the engine 107 as a motor. For example, when the rotational speed of the engine 107 falls below the target value, the ECU 112 can maintain the rotational speed of the engine 107 near the target value by controlling the generator 106 to operate as a motor. However, if the battery 100 is in a reduced output state, the powering output of the generator 106 cannot be increased sufficiently. In other words, the possible power output value of the generator 106 corresponds to the possible output value of the battery 100.

図4Bに示すように、トルク誤差によりエンジン107の回転速度を低下させないためには、エンジン107の要求出力PENG-RQと発電機106の力行最大出力PGEN-DRVとの合計値をトルク誤差以上にすることが必要である。そこで、最大トルク誤差が発生した際にエンジン107の回転速度を低下させないエンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値を判定閾値PTHとする。As shown in FIG. 4B, in order to prevent the rotational speed of the engine 107 from decreasing due to the torque error, the total value of the required output P ENG-RQ of the engine 107 and the maximum powering output P GEN-DRV of the generator 106 is determined by the torque error. It is necessary to do the above. Therefore, the total value of the engine required output P ENG-RQ and the generator powering maximum output P GEN-DRV that does not reduce the rotational speed of the engine 107 when the maximum torque error occurs is set as the determination threshold P TH .

判定閾値PTHはエンジン107の目標回転速度毎にエンジン水温に依存して予め設定され、ECU112内の判定閾値テーブル113あるいは別個の記憶装置にテーブル形式で保存されてもよい。判定閾値テーブル113に想定された複数の判定閾値PTHを保存しておくことで、ECU112はエンジンの目標回転速度と水温のセンサデータから正確な判定に必要な判定閾値PTHを高速に取得できる。なお、エンジン要求出力PENG-RQ、発電機力行最大出力PGEN-DRVおよび判定閾値PTHの単位はパワー[kW]であり、エンジン要求出力PENG-RQはエンジン要求発電出力である。The determination threshold PTH is set in advance for each target rotational speed of the engine 107 depending on the engine water temperature, and may be stored in a table format in the determination threshold table 113 within the ECU 112 or in a separate storage device. By storing a plurality of assumed judgment thresholds P TH in the judgment threshold table 113, the ECU 112 can quickly obtain the judgment threshold P TH required for accurate judgment from sensor data of the engine's target rotational speed and water temperature. . Note that the units of the engine required output P ENG-RQ , the generator power running maximum output P GEN-DRV , and the determination threshold P TH are power [kW], and the engine required output P ENG-RQ is the engine required power generation output.

望ましくは、判定閾値PTHにヒステリシス設定値ΔHを加算して判定する。ヒステリシス設定値ΔHの加算は、車両10内の補機(エアコンなど)での消費電力による変動を吸収するためである。すなわち、通常のエンジン要求出力値には補機の消費電力も含まれるために、補機のオンオフにより消費電力が変動する。したがって補機のオンオフの度にエンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値が判定閾値PTHを上回ったり下回ったりして制御のハンチングが発生する。ヒステリシス設定値ΔHの加算は制御のハンチング防止のためである。Preferably, the determination is made by adding the hysteresis setting value ΔH to the determination threshold PTH . The purpose of adding the hysteresis setting value ΔH is to absorb fluctuations due to power consumption in auxiliary equipment (such as an air conditioner) in the vehicle 10. That is, since the power consumption of the auxiliary equipment is included in the normal engine required output value, the power consumption varies depending on whether the auxiliary equipment is turned on or off. Therefore, each time the auxiliary equipment is turned on and off, the total value of the engine required output P ENG-RQ and the generator power running maximum output P GEN-DRV exceeds or falls below the determination threshold value P TH , and hunting occurs in the control. The purpose of adding the hysteresis set value ΔH is to prevent control hunting.

ECU112は、次に述べるように、エンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値が判定閾値PTHを下回る場合には、エンジン回転速度の目標回転速度との偏差に応じてエンジントルク補正量をフィードバック(F/B)し、エンジン目標回転速度に追従するようにエンジントルクを制御する。As described below, if the total value of the engine required output P ENG-RQ and the generator powering maximum output P GEN-DRV is less than the determination threshold P TH , the ECU 112 determines the difference between the engine rotation speed and the target rotation speed. The engine torque correction amount is fed back (F/B) according to the deviation, and the engine torque is controlled so as to follow the engine target rotation speed.

図5に示すように、ECU112は現在の走行モードがシリーズモードであるか否かを判断し(ステップ201)、シリーズモードであれば(ステップ201のYES)、エンジンの目標回転速度とエンジン水温を入力して判定閾値テーブル113から判定閾値PTHを取得し、現在のエンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値が判定閾値PTHより小さいか否かを判断する(ステップ202)。As shown in FIG. 5, the ECU 112 determines whether the current driving mode is the series mode (step 201), and if it is the series mode (YES in step 201), the ECU 112 sets the target rotational speed of the engine and the engine water temperature. The determination threshold P TH is obtained from the determination threshold table 113 by inputting the input, and it is determined whether the sum of the current engine required output P ENG-RQ and the generator power running maximum output P GEN-DRV is smaller than the determination threshold P TH . A judgment is made (step 202).

現在のエンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値が判定閾値PTHより小さい場合には(ステップ202のYES)、上述したようにトルク誤差によりエンジン107の回転速度が低下してエンストが発生する可能性がある。そこでECU112はエンストを回避するように現在のエンジン回転速度と目標回転速度との差に応じたエンジントルクF/B補正量を算出し、算出されたエンジントルクF/B補正量に従ってエンジン107のエンジントルクを制御する(ステップ203)。このときエンジントルクF/B補正量によるエンジントルクの変動を緩やかにすることが望ましい。たとえばエンジントルクF/B補正の開始時に急激に増加させるのではなく、所定の増加レートを設定して車両10の振動や運転者の違和感を軽減できる。If the total value of the current required engine output P ENG-RQ and the maximum generator power output P GEN-DRV is smaller than the determination threshold P TH (YES in step 202), the torque error causes the engine 107 to The rotation speed may drop and the engine may stall. Therefore, the ECU 112 calculates an engine torque F/B correction amount according to the difference between the current engine rotation speed and the target rotation speed to avoid engine stalling, and controls the engine 107 according to the calculated engine torque F/B correction amount. Control the torque (step 203). At this time, it is desirable to moderate the variation in engine torque due to the engine torque F/B correction amount. For example, instead of increasing the engine torque rapidly at the start of F/B correction, a predetermined increase rate can be set to reduce vibrations in the vehicle 10 and the driver's discomfort.

なお、エンジントルクF/B補正量は、後述するように、積分項と比例項とからなるPI(Proportional-Integral)制御により算出される。積分補正だけでは回転速度のハンチングが生じるために、制御の安定化のために比例補正が追加される。なおエンジントルクF/B補正量の単位は[Nm]である。 Note that the engine torque F/B correction amount is calculated by PI (Proportional-Integral) control consisting of an integral term and a proportional term, as will be described later. Integral correction alone causes rotational speed hunting, so proportional correction is added to stabilize control. Note that the unit of the engine torque F/B correction amount is [Nm].

続いて、ECU112は、上記制御されたエンジン要求出力PENG-RQと発電機力行最大出力PGEN-DRVとの合計値が判定閾値PTHとヒステリシス設定項ΔHとの和より小さいか否かを判断する(ステップ204)。PENG-RQ+PGEN-DRV<PTH+ΔHであれば(ステップ204のYES)、ECU112は、上記エンジントルクF/B補正制御(ステップ203)を繰り返す。Next, the ECU 112 determines whether the total value of the controlled engine request output P ENG-RQ and the generator powering maximum output P GEN-DRV is smaller than the sum of the determination threshold P TH and the hysteresis setting term ΔH. A judgment is made (step 204). If P ENG-RQ +P GEN-DRV <P TH +ΔH (YES in step 204), the ECU 112 repeats the engine torque F/B correction control (step 203).

ENG-RQ+PGEN-DRVがPTH+ΔH以上になれば(ステップ204のNO)、ECU211は、エンジントルク補正制御を終了するが、そのときにエンジントルクF/B補正量によるエンジントルクの変動を緩やかにするテーリング処理を実行する(ステップ205)。エンジントルクF/B補正の終了時に急激に幻想させるのではなく、所定の減少レートを設定することで車両10の振動や運転者の違和感を軽減できる。この時点ではエンジン107のエンストの可能性は少ないと考えられるので、ステップ203におけるエンジントルクF/B補正量の増加レートよりも減少レートを小さくでき、車両10の振動や運転者の違和感をさらに軽減できる。If P ENG-RQ +P GEN-DRV becomes greater than or equal to P TH +ΔH (NO in step 204), the ECU 211 ends the engine torque correction control, but at this time, the engine torque fluctuation due to the engine torque F/B correction amount is A tailing process is executed to soften the curve (step 205). By setting a predetermined reduction rate instead of suddenly creating an illusion at the end of the engine torque F/B correction, it is possible to reduce the vibration of the vehicle 10 and the driver's discomfort. At this point, it is considered that there is little possibility that the engine 107 will stall, so the rate of decrease in the engine torque F/B correction amount can be made smaller than the rate of increase in the engine torque F/B correction amount in step 203, further reducing the vibration of the vehicle 10 and the driver's discomfort. can.

ステップ202においてPENG-RQ+PGEN-DRVがPTH以上の場合(ステップ202のNO)あるいはテーリング処理(ステップ205)が完了した場合には、ECU112は通常のシリーズモード走行時の制御を実行し(ステップ206)、走行モードがシリーズモード以外であれば(ステップ201のNO)、本実施形態による制御を終了し通常の制御が続行される。If P ENG-RQ + P GEN-DRV is greater than or equal to P TH in step 202 (NO in step 202), or if the tailing process (step 205) is completed, the ECU 112 executes control during normal series mode driving. (Step 206), if the running mode is other than the series mode (NO in step 201), the control according to this embodiment is ended and normal control is continued.

4.動作
次に図6を参照しながら本実施形態によるハイブリッド車両10の動作について詳細に説明する。
4. Operation Next, the operation of the hybrid vehicle 10 according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG.

まず、図6の(B)および(C)に示すように、ECU112は、エンジン要求出力PENG-RQ、発電機力行最大出力PGEN-DRV、エンジン回転速度およびエンジン水温を入力して判定閾値PTHを決定し、PENG-RQ+PGEN-DRV<PTH+ΔHの状態、すなわち発電機106の力行出力が不足状態であると判定したものとする。First, as shown in (B) and (C) of FIG. 6, the ECU 112 inputs the engine required output P ENG-RQ , the generator power running maximum output P GEN-DRV , the engine rotation speed, and the engine water temperature, and sets the determination threshold. It is assumed that P TH is determined and it is determined that P ENG-RQ +P GEN-DRV <P TH +ΔH, that is, the powering output of the generator 106 is insufficient.

図6(A)に示すように、発電機106の力行出力不足状態でEV走行中に時点t1でエンジン107が起動し、時点t2でシリーズ走行に移行したとする。エンジン起動時には、図6(F)および(G)に示すように、発電機106の力行によりエンジンが回転しはじめ目標回転速度に到達する。 As shown in FIG. 6A, it is assumed that the engine 107 is started at time t1 during EV travel in a state where the power running output of the generator 106 is insufficient, and the series travel is started at time t2. When the engine is started, as shown in FIGS. 6(F) and 6(G), the engine begins to rotate due to the power running of the generator 106 and reaches the target rotational speed.

時点t2でシリーズ走行に移行すると、ECU112は、図6の(F)に示すようにエンジン107の回転速度と目標回転速度との偏差を参照しながら、図6の(d1)に示す比例補正量(エンジントルクF/B補正量(P項)[Nm])と図6の(d2)に示す積分補正量(エンジントルクF/B補正量(I項)[Nm])とを算出し、比例補正量と積分補正量との和に立ち上がりの増加レートを用いた切替係数(図6の(d3))を乗算することで図6の(D)に示す要求エンジントルクF/B補正量を算出する。 When shifting to series running at time t2, the ECU 112 calculates the proportional correction amount shown in (d1) in FIG. 6 while referring to the deviation between the rotational speed of the engine 107 and the target rotational speed as shown in (F) in FIG. (engine torque F/B correction amount (P term) [Nm]) and the integral correction amount (engine torque F/B correction amount (I term) [Nm]) shown in (d2) of Fig. 6, and Calculate the required engine torque F/B correction amount shown in (D) in FIG. 6 by multiplying the sum of the correction amount and the integral correction amount by the switching coefficient ((d3) in FIG. 6) using the rising rate of increase. do.

要求エンジントルクF/B補正量は、時点t2後にエンジン回転速度が目標回転速度を若干オーバーシュートするので(図6の(F))負の値を示すが、その後は曲線301に示すように増加して正の値が維持される。その結果、図6の(E)に示すようにエンジン要求トルクが増加し、増加した状態で維持され、それに実トルク302が追従している。 The required engine torque F/B correction amount shows a negative value because the engine rotation speed slightly overshoots the target rotation speed after time t2 ((F) in FIG. 6), but after that it increases as shown in curve 301. positive values are maintained. As a result, as shown in FIG. 6(E), the engine required torque increases and is maintained in the increased state, and the actual torque 302 follows it.

エンジン要求トルクが増加することで、図6の(F)に示すように、エンジン回転速度303は時点t2の後も目標値をほぼ維持しながら推移し、従来の曲線401のような回転速度の低下、そしてエンスト402の発生を防止している。 As the engine required torque increases, as shown in FIG. This prevents the engine from stalling 402.

以上のシリーズ走行が継続し、図6の(B)および(C)に示すように、時点t3でPENG-RQ+PGEN-DRVがPTH+ΔH以上になると、ECU112は発電機106の力行出力が復帰したと判定し、図6の(d3)に示すように切替係数304を時点t3から時点t4にかけて徐々に低下させる。これに伴い、図6の(D)に示すように、要求エンジントルクF/B補正量も時点t3から低下し始め時点t4でゼロになる。As the above - described series running continues, and as shown in ( B ) and (C) of FIG . is determined to have recovered, and the switching coefficient 304 is gradually decreased from time t3 to time t4, as shown in (d3) of FIG. Along with this, as shown in FIG. 6(D), the required engine torque F/B correction amount also starts to decrease from time t3 and becomes zero at time t4.

要求エンジントルクF/B補正量がゼロになることで、図6の(E)に示すように、そのときのエンジン要求トルクの値がそれ以降も維持され、それによって図6の(F)に示すようにエンジン回転速度も維持される。また発電機106は、図6の(G)に示すように、時点t3以降は力行出力が復帰したので、必要に応じて発電機あるいはモータとして動作可能となる。 As the required engine torque F/B correction amount becomes zero, the value of the engine required torque at that time is maintained thereafter as shown in (E) of FIG. 6, and thereby, as shown in (F) of FIG. The engine rotational speed is also maintained as shown. Further, as shown in FIG. 6(G), the power running output of the generator 106 has been restored after time t3, so that the generator 106 can operate as a generator or a motor as required.

なお、図6に例示するタイムチャートは、運転者がアクセル操作により出力を増大させないでシリーズ走行する場合を示しており、運転者がエンジン要求出力を増加させる場合には本実施形態による制御は非作動になる。すなわち、本実施形態による制御は、ハイブリッド車両10が停車時あるいは低出力での走行時に適用される。 Note that the time chart illustrated in FIG. 6 shows a case where the driver runs a series without increasing the output by operating the accelerator, and the control according to this embodiment is not applicable when the driver increases the required engine output. It becomes operational. That is, the control according to this embodiment is applied when the hybrid vehicle 10 is stopped or running at low output.

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。 Although various embodiments have been described above with reference to the drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes or modifications within the scope of the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. Understood. Further, each of the constituent elements in the above embodiments may be arbitrarily combined without departing from the spirit of the invention.

なお、本出願は、2021年7月28日出願の日本特許出願(特願2021-123380)に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。 Note that this application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2021-123380) filed on July 28, 2021, the contents of which are incorporated as a reference in this application.

10 ハイブリッド車両
100 バッテリ
101、102、103 インバータ
104 フロントモータ
105 リアモータ
106 発電機
107 エンジン
108 ギア機構
109 前輪
110 ギア機構
111 後輪
112 電子制御ユニット(ECU)
10 Hybrid vehicle 100 Batteries 101, 102, 103 Inverter 104 Front motor 105 Rear motor 106 Generator 107 Engine 108 Gear mechanism 109 Front wheel 110 Gear mechanism 111 Rear wheel 112 Electronic control unit (ECU)

Claims (10)

エンジンと、前記エンジンの出力軸と機械的に連結され回生動作あるいは力行動作可能な発電機と、前記発電機の回生動作時に発電した電力を蓄え、前記発電機の力行動作時に電力を供給するバッテリと、前記バッテリから供給される電力を駆動輪の駆動力に変換するモータと、前記エンジン、前記発電機および前記モータを制御する制御部と、を備えたハイブリッド車両であって、
前記制御部が、
前記エンジンを起動した時に、アクセル操作を行っていない場合に所定値に設定される前記エンジンの要求出力と前記発電機の力行最大出力との合計値が所定の判定閾値より小さいか否かを判定し、
前記合計値が前記所定の判定閾値より小さい場合、前記エンジンの目標回転速度との偏差に応じて前記エンジンのトルクフィードバック補正量を算出し前記エンジンの要求トルクを増加させて、前記目標回転速度で維持させる
ことを特徴とするハイブリッド車両。
an engine, a generator mechanically connected to the output shaft of the engine and capable of regenerative or powering operation, and a battery that stores electric power generated during the regenerative operation of the generator and supplies electric power during the powering operation of the generator. A hybrid vehicle comprising: a motor that converts electric power supplied from the battery into driving force for driving wheels; and a control unit that controls the engine, the generator, and the motor,
The control section,
When starting the engine , determine whether the total value of the required output of the engine, which is set to a predetermined value when the accelerator is not operated , and the maximum powering output of the generator is smaller than a predetermined determination threshold. judge,
If the total value is smaller than the predetermined determination threshold, a torque feedback correction amount for the engine is calculated according to the deviation from the target rotational speed of the engine , and the required torque of the engine is increased to reach the target rotational speed. maintain ,
A hybrid vehicle characterized by:
前記合計値が前記所定の判定閾値よりも小さい場合とは、前記発電機の力行最大出力が不足状態である、ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the case where the total value is smaller than the predetermined determination threshold means that the maximum power output of the generator is insufficient. 前記所定の判定閾値は、前記エンジンの目標回転速度ごとに前記エンジンの冷却水温に依存して予め設定されたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。 2. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the predetermined determination threshold is preset for each target rotational speed of the engine depending on a cooling water temperature of the engine. 前記制御部はさらに、
前記合計値が、前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さいか否かを判定し、
前記合計値が前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さい場合には、前記エンジンの目標回転速度との偏差に応じて前記エンジンのトルクフィードバック補正量を算出し前記エンジンの要求トルクを制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。
The control unit further includes:
Determining whether the total value is smaller than a value obtained by adding a hysteresis setting value to the predetermined determination threshold,
If the total value is smaller than the predetermined determination threshold plus the hysteresis setting value, a torque feedback correction amount for the engine is calculated according to the deviation from the target rotational speed of the engine, and the required torque of the engine is calculated. control,
The hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that:
前記制御部はさらに、
前記合計値が、前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さいか否かを判定し、
前記合計値が前記所定の判定閾値にヒステリシス設定値を加えた値より小さい場合には、前記エンジンの目標回転速度との偏差に応じて前記エンジンのトルクフィードバック補正量を算出し前記エンジンの要求トルクを制御する、
ことを特徴とする請求項に記載のハイブリッド車両。
The control unit further includes:
Determining whether the total value is smaller than a value obtained by adding a hysteresis setting value to the predetermined determination threshold,
If the total value is smaller than the predetermined determination threshold plus the hysteresis setting value, a torque feedback correction amount for the engine is calculated according to the deviation from the target rotational speed of the engine, and the required torque of the engine is calculated. control,
The hybrid vehicle according to claim 3 , characterized in that:
前記制御部が、前記エンジンの要求トルク制御の少なくとも終了時に前記エンジンのトルクフィードバック補正量を所定のレートで減少させることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。 The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the control unit reduces the torque feedback correction amount of the engine at a predetermined rate at least when the request torque control of the engine ends. 前記制御部が、前記エンジンの要求トルク制御の少なくとも終了時に前記エンジンのトルクフィードバック補正量を所定のレートで減少させることを特徴とする請求項に記載のハイブリッド車両。 4. The hybrid vehicle according to claim 3 , wherein the control unit reduces the torque feedback correction amount of the engine at a predetermined rate at least when the request torque control of the engine ends. 前記制御部が、前記エンジンの要求トルク制御の少なくとも終了時に前記エンジンのトルクフィードバック補正量を所定のレートで減少させることを特徴とする請求項に記載のハイブリッド車両。 5. The hybrid vehicle according to claim 4 , wherein the control unit reduces the torque feedback correction amount of the engine at a predetermined rate at least when the request torque control of the engine ends. 前記制御部が、前記エンジンの要求トルク制御の少なくとも終了時に前記エンジンのトルクフィードバック補正量を所定のレートで減少させることを特徴とする請求項に記載のハイブリッド車両。 6. The hybrid vehicle according to claim 5 , wherein the control unit reduces the torque feedback correction amount of the engine at a predetermined rate at least when the request torque control of the engine ends. 前記所定の判定閾値は、前記エンジンの出力軸のフリクショントルク誤差を含む最大トルク誤差に対応した出力値であることを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載のハイブリッド車両。 10. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the predetermined determination threshold is an output value corresponding to a maximum torque error including a friction torque error of the output shaft of the engine.
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