JPWO2012101796A1 - 車両および車両用制御方法 - Google Patents
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Abstract
ECUは、IGオフ操作があって(S100にてYES)、車両が走行中である場合に(S102にてYES)、フューエルカット制御を実行するステップ(S104)と、充電電力上限値Winが絞られている場合(S106にてYES)、第1MGおよび第2MGのトルク指令値を決定するステップ(S108)と、決定された第1MGのトルク指令値に基づいて第1MGを制御するステップ(S110)と、決定された第2MGのトルク指令値に基づいて第2MGを制御するステップ(S112)とを含む、プログラムを実行する。
Description
本発明は、回転電機と内燃機関とが搭載された車両の制御に関する。
特開2007−23919号公報(特許文献1)に開示されたエンジン始動制御システムによれば、車両の走行中に何らかの要因によりエンジンが停止した場合、プッシュスイッチが押下されたときはブレーキペダルが踏み込まれていなくてもエンジンを再始動させる技術が開示されている。
また、近年、環境問題対策の1つとして、モータジェネレータとエンジンとを搭載したハイブリッド車が注目されている。このようなハイブリッド車としては、たとえば、駆動輪、エンジンおよびモータジェネレータの各要素が機械的に連結される車両が公知である。
上述したようなハイブリッド車においては、高速走行中に何らかの要因によりエンジンが停止した場合には、直ちにエンジンを再始動できない可能性がある。これは、車両の走行中にモータジェネレータを用いてエンジンを始動させるときに、モータジェネレータが発電する場合があるためである。蓄電装置の残容量が高い等により充電が許容されない場合には、発電が制限されるため、エンジンを直ちに再始動することができない可能性がある。
上述した公報に開示されたエンジン始動制御システムにおいては、このような問題について何ら考慮されておらず問題を解決することができない。
本発明の目的は、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することである。
この発明のある局面に係る車両は、駆動輪を回転させるための駆動軸と、内燃機関と、第1回転電機と、第1回転電機と電力を授受するための蓄電装置と、駆動軸、内燃機関の出力軸および第1回転電機の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力伝達が可能な動力伝達装置と、車両のシステムの停止指示を運転者から受けるための入力部と、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合であって、かつ、蓄電装置において入力電力が制限される予め定められた条件が成立した場合に、内燃機関の出力軸に第1回転電機のトルクを伝達するように第1回転電機を制御するための制御部とを含む。
好ましくは、第1回転電機は、車両の走行中に停止状態の内燃機関を始動させる場合に発電する。
さらに好ましくは、制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合に内燃機関への燃料噴射を停止するように内燃機関を制御する。
さらに好ましくは、制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合であって、かつ、予め定められた条件が成立した場合に、入力電力の制限の程度が大きくなるほど、第1回転電機において消費される電力が大きくなるように第1回転電機を制御する。
さらに好ましくは、予め定められた条件は、蓄電装置の残容量がしきい値よりも高いという条件を含む。
さらに好ましくは、予め定められた条件は、蓄電装置の温度がしきい値よりも低いという条件を含む。
さらに好ましくは、予め定められた条件は、蓄電装置の充電継続時間が所定時間を越えているという条件を含む。
さらに好ましくは、車両は、駆動軸に回転軸が連結される第2回転電機をさらに含む。制御部は、車両の走行中に停止指示を入力部に受けた場合であって、かつ、予め定められた条件が成立した場合に、第1回転電機のトルクに対する反力が発生するように第2回転電機を制御する。
さらに好ましくは、動力伝達装置は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを有する遊星歯車機構である。サンギヤは、第1回転電機の回転軸に連結される。キャリアは、内燃機関の前記出力軸に連結される。リングギヤは、駆動軸に連結される。
この発明の他の局面に係る車両用制御方法は、駆動輪を回転させるための駆動軸と、内燃機関と、回転電機と、回転電機と電力を授受するための蓄電装置と、駆動軸、内燃機関の出力軸および回転電機の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力伝達が可能な動力伝達装置とを含む車両に用いられる車両用制御方法である。この車両用制御方法は、車両のシステムの停止指示を運転者から受けたか否かを判定するステップと、車両の走行中に停止指示を受けた場合であって、かつ、蓄電装置において入力電力が制限される予め定められた条件が成立した場合に、内燃機関の出力軸に回転電機のトルクが伝達するように車両を制御するステップとを含む。
この発明によると、蓄電装置において入力電力が制限される予め定められた条件が成立する場合に、第1回転電機のトルクが内燃機関に伝達されるように車両を制御することによって第1回転電機において電力を消費させることが可能となる。第1回転電機において電力を消費させることによって、蓄電装置の残容量を低下させることができる。これにより、残容量が高いことによって入力電力が制限されている場合には、その制限の程度を緩和することができる。そのため、第1回転電機の発電によって発生した電力を蓄電装置に吸収させることができる。また、内燃機関の回転数の低下を抑制する場合には、その後に運転者のIGオン操作がされて第1回転電機を用いて内燃機関を始動させる場合でも、第1回転電機において発電することなく内燃機関を始動させることが可能となる。このように、運転者の要求に応じて直ちに内燃機関を始動させることができる。したがって、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態は、説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返されない。
図1を参照して、本実施の形態に係る車両1の全体ブロック図が説明される。車両1は、エンジン10と、駆動軸16と、第1モータジェネレータ(以下、第1MGと記載する)20と、第2モータジェネレータ(以下、第2MGと記載する)30と、動力分割装置40と、減速機58と、PCU(Power Control Unit)60と、バッテリ70と、駆動輪80と、スタートスイッチ150と、ECU(Electronic Control Unit)200とを含む。
この車両1は、エンジン10および第2MG30の少なくとも一方から出力される駆動力によって走行する。エンジン10が発生する動力は、動力分割装置40によって2経路に分割される。2経路のうちの一方の経路は減速機58を介して駆動輪80へ伝達される経路であり、他方の経路は第1MG20へ伝達される経路である。
第1MG20および第2MG30は、たとえば、三相交流回転電機である。第1MG20および第2MG30は、PCU60によって駆動される。
第1MG20は、動力分割装置40によって分割されたエンジン10の動力を用いて発電してPCU60を経由してバッテリ70を充電するジェネレータとしての機能を有する。また、第1MG20は、バッテリ70からの電力を受けてエンジン10の出力軸であるクランク軸を回転させる。これによって、第1MG20は、エンジン10を始動するスタータとしての機能を有する。
第2MG30は、バッテリ70に蓄えられた電力および第1MG20により発電された電力の少なくともいずれか一方を用いて駆動輪80に駆動力を与える駆動用モータとしての機能を有する。また、第2MG30は、回生制動によって発電された電力を用いてPCU60を経由してバッテリ70を充電するためのジェネレータとしての機能を有する。
エンジン10は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。エンジン10は、複数の気筒102と、複数の気筒102の各々に燃料を供給する燃料噴射装置104とを含む。燃料噴射装置104は、ECU200からの制御信号S1に基づいて、各気筒に対して適切な時期に適切な量の燃料を噴射したり、各気筒に対する燃料の噴射を停止したりする。
さらに、エンジン10には、エンジン10のクランク軸の回転速度(以下、エンジン回転速度と記載する)Neを検出するためのエンジン回転速度センサ11が設けられる。エンジン回転速度センサ11は、検出されたエンジン回転速度Neを示す信号をECU200に送信する。
動力分割装置40は、駆動輪80を回転させるための駆動軸16、エンジン10の出力軸および第1MG20の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する。動力分割装置40は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力の伝達を可能とする。第2MG30の回転軸は、駆動軸16に連結される。
動力分割装置40は、サンギヤ50と、ピニオンギヤ52と、キャリア54と、リングギヤ56とを含む遊星歯車機構である。ピニオンギヤ52は、サンギヤ50およびリングギヤ56の各々と噛み合う。キャリア54は、ピニオンギヤ52を自転可能に支持するとともに、エンジン10のクランク軸に連結される。サンギヤ50は、第1MG20の回転軸に連結される。リングギヤ56は、駆動軸16を介在して第2MG30の回転軸および減速機58に連結される。
減速機58は、動力分割装置40や第2MG30からの動力を駆動輪80に伝達する。また、減速機58は、駆動輪80が受けた路面からの反力を動力分割装置40や第2MG30に伝達する。
PCU60は、バッテリ70に蓄えられた直流電力を第1MG20および第2MG30を駆動するための交流電力に変換する。PCU60は、ECU200からの制御信号S2に基づいて制御されるコンバータおよびインバータ(いずれも図示せず)を含む。コンバータは、バッテリ70から受けた直流電力の電圧を昇圧してインバータに出力する。インバータは、コンバータが出力した直流電力を交流電力に変換して第1MG20および/または第2MG30に出力する。これにより、バッテリ70に蓄えられた電力を用いて第1MG20および/または第2MG30が駆動される。また、インバータは、第1MG20および/または第2MG30によって発電される交流電力を直流電力に変換してコンバータに出力する。コンバータは、インバータが出力した直流電力の電圧を降圧してバッテリ70へ出力する。これにより、第1MG20および/または第2MG30により発電された電力を用いてバッテリ70が充電される。なお、コンバータは、省略してもよい。
バッテリ70は、蓄電装置であり、再充電可能な直流電源である。バッテリ70としては、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池が用いられる。バッテリ70の電圧は、たとえば200V程度である。バッテリ70は、上述したように第1MG20および/または第2MG30により発電された電力を用いて充電される他、外部電源(図示せず)から供給される電力を用いて充電されてもよい。なお、バッテリ70は、二次電池に限らず、直流電圧を生成できるもの、たとえば、キャパシタ、太陽電池、燃料電池等であってもよい。
バッテリ70には、バッテリ70の電池温度TBを検出するための電池温度センサ156と、バッテリ70の電流IBを検出するための電流センサ158と、バッテリ70の電圧VBを検出するための電圧センサ160とが設けられる。
電池温度センサ156は、電池温度TBを示す信号をECU200に送信する。電流センサ158は、電流IBを示す信号をECU200に送信する。電圧センサ160は、電圧VBを示す信号をECU200に送信する。
スタートスイッチ150は、たとえば、プッシュ式スイッチである。スタートスイッチ150は、キーをキーシリンダに差し込んで所定の位置まで回転させるものであってもよい。スタートスイッチ150は、ECU200に接続される。運転者がスタートスイッチ150を操作することに応じて、スタートスイッチ150は、信号STをECU200に送信する。
ECU200は、たとえば、車両1のシステムが停止状態である場合に信号STを受信した場合に、起動指示を受けたと判断して、車両1のシステムを停止状態から起動状態に移行させる。また、ECU200は、車両1のシステムが起動状態である場合に信号STを受信した場合に、停止指示を受けたと判断して、車両1のシステムを起動状態から停止状態に移行させる。以下の説明において、車両1のシステムが起動状態である場合に運転者がスタートスイッチ150を操作することをIGオフ操作といい、車両1のシステムが停止状態である場合に運転者がスタートスイッチ150を操作することをIGオン操作という。また、車両1のシステムが起動状態に移行した場合には、車両1が走行するために必要な複数の機器に電力が供給されるなどして、複数の機器は作動可能な状態となる。一方、車両1のシステムが停止状態に移行した場合には、車両1が走行するために必要な複数の機器のうちの一部への電力の供給が停止されるなどして、一部の機器が作動停止状態となる。
第1レゾルバ12は、第1MG20の回転速度Nm1を検出する。第1レゾルバ12は、検出された回転速度Nm1を示す信号をECU200に送信する。第2レゾルバ13は、第2MG30の回転速度Nm2を検出する。第2レゾルバ13は、検出された回転速度Nm2を示す信号をECU200に送信する。
車輪速センサ14は、駆動輪80の回転速度Nwを検出する。車輪速センサ14は、検出された回転速度Nwを示す信号をECU200に送信する。ECU200は、受信した回転速度Nwに基づいて車速Vを算出する。なお、ECU200は、回転速度Nwに代えて第2MG30の回転速度Nm2に基づいて車速Vを算出するようにしてもよい。
ECU200は、エンジン10を制御するための制御信号S1を生成し、その生成した制御信号S1をエンジン10へ出力する。また、ECU200は、PCU60を制御するための制御信号S2を生成し、その生成した制御信号S2をPCU60へ出力する。
ECU200は、エンジン10およびPCU60等を制御することによって車両1が最も効率よく運行できるようにハイブリッドシステム全体、すなわち、バッテリ70の充放電状態、エンジン10、第1MG20および第2MG30の動作状態を制御する。
ECU200は、運転席に設けられたアクセルペダル(図示せず)の踏込み量に対応する要求駆動力を算出する。ECU200は、算出された要求駆動力に応じて、第1MG20および第2MG30のトルクと、エンジン10の出力とを制御する。
上述したような構成を有する車両1においては、発進時や低速走行時等であってエンジン10の効率が悪い場合には、第2MG30のみによる走行が行なわれる。また、通常走行時には、たとえば動力分割装置40によりエンジン10の動力が2経路の動力に分けられる。一方の動力で駆動輪80が直接的に駆動される。他方の動力で第1MG20を駆動して発電が行なわれる。このとき、ECU200は、発電された電力を用いて第2MG30を駆動させる。このように第2MG30を駆動させることにより駆動輪80の駆動補助が行なわれる。
車両1の減速時には、駆動輪80の回転に従動する第2MG30がジェネレータとして機能して回生制動が行なわれる。回生制動によって回収した電力は、バッテリ70に蓄えられる。なお、ECU200は、蓄電装置の残容量(以下の説明においては、SOC(State of Charge)と記載する)が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン10の出力を増加させて第1MG20による発電量を増加させる。これにより、バッテリ70のSOCが増加させられる。また、ECU200は、低速走行時でも必要に応じてエンジン10からの駆動力を増加させる制御を行なう場合もある。たとえば、上述のようにバッテリ70の充電が必要な場合や、エアコン等の補機が駆動される場合や、エンジン10の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合等である。
ECU200は、バッテリ70の充電量および放電量を制御する際に、電池温度TBおよび現在のSOCに基づいて、バッテリ70の充電時に許容される入力電力(以下の説明においては、「充電電力上限値Win」と記載する)およびバッテリ70の放電時に許容される出力電力(以下の説明においては、「放電電力上限値Wout」と記載する)を設定する。たとえば、現在のSOCが低下すると、放電電力上限値Woutは徐々に低く設定される。一方、現在のSOCが高くなると、充電電力上限値Winは徐々に低下するように設定される。
また、バッテリ70として用いられる二次電池は、低温時に内部抵抗が上昇する温度依存性を有する。また、高温時には、さらなる発熱によって温度が過上昇することを防止する必要がある。このため、電池温度TBの低温時および高温時には、放電電力上限値Woutおよび充電電力上限値Winの各々を低下させることが好ましい。ECU200は、電池温度TBおよび現在SOCに応じて、たとえば、マップ等を用いることによって、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutを設定する。
上述した構成を有する車両1において、高速走行中に何らかの要因によりエンジン10が停止した場合には、直ちにエンジンを再始動できない場合がある。例えば、図2の共線図に記載された実線に示すように、車両1が高速走行している場合を想定する。
なお、図2に示す共線図の三本の縦軸のうちの左側の縦軸がサンギヤ50の回転速度、すなわち、第1MG20の回転速度Nm1を示す。また、図2に示す共線図の中央の縦軸がキャリア54の回転速度、すなわち、エンジン回転速度Neを示す。また、図2に示す共線図の右側の縦軸がリングギヤ56の回転速度、すなわち、第2MG30の回転速度Nm2を示す。なお、図2の共線図の各縦軸の矢印の方向が正回転方向を示し、矢印の方向と逆方向が負回転方向を示す。
車両1の走行時においては、第1MG20の回転速度Nm1と、エンジン回転速度Neと、第2MG30の回転速度Nm2とは、図2の共線図上で1本の直線で結ばれる関係を維持するように各要素の回転速度Nm1,Ne,Nm2が変化する。
図2の実線に示すように、第1MG20の回転速度Nm1がNm1(0)であって、エンジン回転速度NeがNe(0)であって、かつ、第2MG30の回転速度Nm2がNm2(0)であるとする。
車両1の高速走行中にIGオフ操作がされた場合に、エンジン10の回転が停止した場合には、車両1は、図2の破線に示す状態となる。このとき、第1MG20を用いてエンジン10を始動させる場合を想定する。この場合、第1MG20の回転速度Nm1をNm1(1)からNm1(0)に引き上げることによって、エンジン回転速度Neを初爆可能な最低エンジン回転速度よりも上昇させる必要がある。
そのため、第1MG20の回転方向(負回転方向)と反対の正回転方向のトルクを生じさせる必要がある。しかしながら、第1MG20の回転速度をNm1(1)からNm1(0)まで上昇させる過程において、第1MG20は発電する。そのため、バッテリ70のSOCが通常のSOC範囲よりも高いことによって充電が制限される場合、すなわち、SOCが通常のSOC範囲内である場合よりも充電電力上限値Winが低下している場合には、第1MG20において発電を行なうことができない場合がある。そのため、エンジンを直ちに再始動することができない場合がある。
そこで、本実施の形態においては、ECU200が車両1の走行中にスタートスイッチ150に停止指示を受けた場合であって、かつ、バッテリ70において入力電力が制限される予め定められた条件が成立した場合に、エンジン10の出力軸に第1MG20のトルクを伝達するように第1MG20を制御する点に特徴を有する。
図3に、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200の機能ブロック図を示す。ECU200は、判定部202と、Win判定部204と、フューエルカット制御部206と、MG制御部208とを含む。
判定部202は、IGオフ操作がされたか否かを判定する。判定部202は、車両1のシステムが起動状態である場合にスタートスイッチ150から信号STを受信した場合に、IGオフ操作がされた(停止指示を受けた)と判定する。なお、判定部202は、たとえば、IGオフ操作がされた場合にIGオフ判定フラグをオンするようにしてもよい。
さらに、判定部202は、車両1が走行中であるか否かを判定する。判定部202は、車速Vが所定車速V(0)よりも高い場合に、車両1が走行中であると判定する。なお、判定部202は、車両1が走行中であると判定された場合に走行判定フラグをオンするようにしてもよい。
Win判定部204は、IGオフ操作がされ、かつ、車両1が走行中であると判定部202によって判定された場合にバッテリ70において入力電力が制限される予め定められた条件が成立するか否かを判定する。予め定められた条件は、充電電力上限値Winがしきい値Win(0)よりも低いという条件である。予め定められた条件は、たとえば、バッテリ70のSOCがしきい値SOC(0)よりも高いという条件と、バッテリ70の電池温度TBがしきい値TB(0)よりも低いという条件と、直前のバッテリ70の充電継続時間Tcが所定時間Tc(0)よりも長いという条件とのうちの少なくともいずれか一つの条件を含む。
Win判定部204は、電池温度TBと、電流IBと、電圧VBとに基づいてSOCを推定する。たとえば、Win判定部204は、電池温度TBに基づいて、電池温度TBに依存した特性を有する内部抵抗を推定する。Win判定部204は、推定された内部抵抗と、電流IBおよび電圧VBとから開放電圧(OCV)を推定する。Win判定部204は、推定された開放電圧に基づいてSOCを推定する。なお、上述のSOCの推定方法は一例であり、他の公知の技術を用いてバッテリ70のSOCを推定してもよい。
なお、Win判定部204は、たとえば、IGオフ判定フラグおよび走行判定フラグのいずれもがオン状態である場合に、予め定められた条件が成立するか否かを判定してもよい。また、Win判定部204は、予め定められた条件が成立する場合、Win判定フラグをオンするようにしてもよい。
フューエルカット制御部206は、判定部202によってIGオフ操作が判定され、かつ、車両1が走行中であると判定された場合に、気筒102への燃料噴射を停止するフューエルカット制御を実行する。フューエルカット制御部206は、フューエルカット制御を実行することを示す制御信号S1を生成して、生成した制御信号S1をエンジン10に送信する。なお、フューエルカット制御部206は、たとえば、IGオフ判定フラグおよび走行判定フラグのいずれもがオン状態である場合に、フューエルカット制御を実行するようにしてもよい。また、フューエルカット制御部206は、制御信号S1をエンジン10に送信しないことによって気筒102への燃料噴射を停止するようにしてもよい。
MG制御部208は、Win判定部204によって予め定められた条件が成立すると判定された場合に、エンジン10の出力軸に第1MG20のトルクを伝達するように第1MG20および第2MG30を制御する。
MG制御部208は、予め定められた条件が成立すると判定された場合に、第1MG20において電力を消費するため、第1MG20が正回転方向に正トルクが発生するように第1MG20および第2MG30を制御する。
本実施の形態において、MG制御部208は、バッテリ70における入力電力の制限の程度が大きくなるほど、第1MG20において消費される電力が大きくなるように第1MG20を制御する。
MG制御部208は、予め定められた条件が成立する場合、SOCとしきい値SOC(0)との差の大きさが大きいほど、第1MG20において消費される電力が大きくなるように第1MG20を制御する。
また、MG制御部208は、予め定められた条件が成立する場合、電池温度TBとしきい値TB(0)との差の大きさが大きくなるほど、第1MG20において消費される電力が大きくなるように第1MG20を制御する。
また、MG制御部208は、予め定められた条件が成立する場合、充電継続時間Tcと所定時間Tc(0)との差の大きさが大きくなるほど、第1MG20において消費される電力が大きくなるように第1MG20を制御する。
MG制御部208は、第1MG20において発生させるトルクを増加させることによって消費電力を増加させる。すなわち、MG制御部208は、充電電力上限値Winに応じて第1MG20のトルク指令値Treq1を決定する。たとえば、MG制御部208は、充電電力上限値Winがしきい値Win(0)よりも低い場合、充電電力上限値Winが小さくなるほど第1MG20において発生するトルクが増加するように第1MG20のトルク指令値Treq1を決定する。
さらに、MG制御部208は、第1MG20のトルクに対する反力トルクが発生するように第2MG30を制御する。これは、第1MG20に正回転方向のトルクが発生する場合に、第1MG20において発生したトルクによって、第2MG30において負回転方向のトルクが発生して、車両1を急減速させるためである。MG制御部208が第2MG30において正回転方向のトルクを発生させることによって反力トルクを低減させることができる。なお、MG制御部208は、反力トルクと一致するトルクが第2MG30において発生するように第2MG30のトルク指令値Treq2を決定するようにしてもよい。あるいは、MG制御部208は、反力トルクに一致するトルク未満のトルクが第2MG30において発生するように第2MG30のトルク指令値Treq2を決定するようにしてもよい。MG制御部208は、たとえば、車両1の減速度がしきい値よりも低くなるようにトルク指令値Treq2を決定するようにしてもよい。減速度のしきい値は、減速度が大きいことによる車両1に運転者が認識し得るショックが発生するか否かを判定するためのしきい値である。
さらに、MG制御部208は、たとえば、車両1が停止するまで第1MG20および第2MG30の制御を継続してもよいし、あるいは、運転者によってIGオン操作がされるまで第1MG20および第2MG30の制御を継続するようにしてもよい。
なお、MG制御部208は、Win判定フラグがオン状態である場合に、エンジン10の出力軸に第1MG20のトルクを伝達するように第1MG20および第2MG30を制御してもよい。
本実施の形態において、判定部202と、Win判定部204と、フューエルカット制御部206と、MG制御部208とは、いずれもECU200のCPUがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能するものとして説明するが、ハードウェアにより実現されるようにしてもよい。なお、このようなプログラムは記憶媒体に記録されて車両に搭載される。
図4を参照して、本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、ECU200は、IGオフ操作がされたか否かを判定する。IGオフ操作がされた場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。もしそうでない場合(S100にてNO)、処理はS100に戻される。
S102にて、ECU200は、車両1が走行中であるか否かを判定する。ECU200は、車両1の車速Vが所定車速V(0)以上である場合に、車両1が走行中であると判定する。車両1が走行中である場合(S102にてYES)、処理はS104に移される。もしそうでない場合(S102にてNO)、処理はS100に戻される。
S104にて、ECU200は、フューエルカット制御を実行する。S106にて、ECU200は、Winが絞られているか否かを判定する。すなわち、ECU200は、予め定められた条件が成立している場合にWinが絞られていると判定する。充電電力上限値Winが絞られている場合(S106にてYES)、処理はS108に移される。もしそうでない場合(S106にてNO)、この処理は終了する。
S108にて、ECU200は、充電電力上限値Winに応じて、第1MG20のトルク指令値Treq1を決定し、決定された第1MG20のトルク指令値Treq1に基づいて第2MG30のトルク指令値Treq2を決定する。トルク指令値Treq1およびTreq2の決定方法については上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰返されない。
S110にて、決定されたトルク指令値Treq1に従ったトルクが発生するように第1MG20を制御する。S112にて、決定されたトルク指令値Treq2に従ったトルクが発生するように第2MG30を制御する。
以上のような構造およびフローチャートに基づく本実施の形態に係る車両1に搭載されたECU200の動作について図5の共線図を参照して説明する。なお、共線図の各軸を示す要素は、図2の共線図と同様であるため、その詳細な説明は繰返されない。
図5の実線に示すように、第1MG20の回転速度Nm1がNm1(1)(正回転方向)であって、エンジン回転速度NeがNe(1)であって、かつ、第2MG30の回転速度Nm2がNm2(1)であるとする。
車両1の高速走行中にIGオフ操作がされた場合(S100にてYES,S102にてYES)、フューエルカット制御が実行される(S104)。バッテリ70において充電電力上限値Winが絞られている場合(S106にてYES)、充電電力上限値Winに応じた第1MG20のトルク指令値Treq1が決定され、決定された第1MG20のトルク指令値Treq1に基づいて第2MG30のトルク指令値Treq2が決定される(S108)。そして、決定されたトルク指令値Treq1およびTreq2に基づいて第1MG20および第2MG30が制御される(S110,S112)。
予め定められた条件が成立した場合であって、かつ、充電電力上限値Winの絞り量が大きい場合(以下、単に絞り大の場合と記載する)の第1MG20において発生するトルクTm1(0)(図5の矢印(黒))は、充電電力上限値Winの絞り量が小さい場合(以下、単に絞り小の場合と記載する)の第1MG20において発生するトルクTm1(1)よりも大きい。
このとき、絞り大の場合の第1MG20の回転速度Nm1(2)は、絞り小の場合の第1MG20の回転速度Nm1(3)よりも高くなる。そのため、絞り大の場合の第1MG20における消費電力(回転速度×トルク)は、絞り小の場合の第1MG20における消費電力よりも大きくなる。
また、絞り大の場合の第2MG30において発生するトルクTm2(0)(図5の矢印(黒))は、絞り小の場合の第2MG30において発生するトルクTm2(1)よりも大きい。このように、第1MG20において発生するトルクに応じて第2MG30において発生するトルクが決定されるため、車両1の急減速が抑制される。
また、第1MG20における電力の消費によってバッテリ70のSOCは低下する。さらに、第1MG20を駆動することによってエンジン10の出力軸の回転の停止が抑制されるため、運転者によってIGオン操作がされるなどのエンジンの再始動要求に応じて、エンジン10を直ちに始動させることができる。この場合、第1MG20は正回転方向に回転しているため発電することなくエンジン10が始動される。
以上のようにして、本実施の形態に係る車両によると、走行中にIGオフ操作がされた場合であって、かつ、バッテリ70において入力電力が制限される予め定められた条件が成立する場合に、第1MG20において電力を消費することによりバッテリ70のSOCを低下させることができる。そのため、SOCが高いことによって充電電力上限値Winが制限されている場合の制限の程度を緩和することができる。また、第1MG20が正回転方向で回転した状態が維持されるため、運転者のIGオン操作によってエンジン10を始動させる場合に、第1MG20において発電することなくエンジンを始動させることができる。また、第1MG20において始動時に発電をともなう場合でも、蓄電装置70の電力を予め消費しておくことによって始動時の発電電力をバッテリ70に吸収させることができる。そのため、運転者の要求に応じて直ちにエンジン10を始動させることができる。したがって、高速走行中にエンジンの停止指示を受けた場合に、エンジンを再始動可能な状態に制御する車両および車両用制御方法を提供することができる。さらに、エンジン10を始動させる場合に充電電力上限値Winを超えてバッテリ70が充電されることを回避することができる。そのため、バッテリ70の劣化を防止することができる。
なお、走行中に運転者によってIGオフ操作された場合に、車両1が図5の二点鎖線に示す状態である場合には、第1MG20が負回転方向で回転しているため、正回転方向にトルクを発生させることによって第1MG20が発電する場合がある。この場合には、たとえば、ECU200は、エンジン10のフューエルカット制御を実行する前に、たとえば、制動装置等を用いて車両1を減速させ、第1MG20が正回転方向に回転を開始した時点で、第1MG20のトルクがエンジン10に伝達するように第1MG20を制御するようにしてもよい。
あるいは、ECU200は、第1MG20と第2MG30との電力の収支をゼロ状態に維持したまま、第1MG20の回転速度を正回転方向に移動させるようにしてもよい。ECU200は、たとえば、第1MG20において回転速度Nm1がゼロになるまでの間、発電電力が第2MG30において消費されるように第1MG20および第2MG30を制御する。このようにすることによって、バッテリ70に負担をかけることなく、負回転方向に回転した状態の第1MG20を正回転方向に回転させることができる。ECU200は、第1MG20が正回転方向に回転を開始した時点で、エンジン10のフューエルカット制御を実行するとともに、第1MG20のトルクがエンジン10に伝達するように第1MG20を制御するようにしてもよい。
好ましくは、ECU200は、第1MG20のトルクをエンジン10に伝達する場合には、エンジン回転速度Neが目標値になるように第1MG20を制御することが望ましい。たとえば、初爆可能回転速度以上の回転速度を目標値とすることにより、運転者によってIGオン操作がされた場合に、直ちにエンジン10を始動させることができる。
また、本実施の形態においては、Winが絞られない場合、第1MGの制御を実行しない。これによって、電力消費量の増大を抑制して、燃費の悪化を抑制することができる。
また、ECU200は、充電電力上限値Winがしきい値Win(0)よりも低い場合にバッテリ70において入力電力が制限される予め定められた条件が成立したと判定するようにしてもよい。また、ECU200は、たとえば、充電電力上限値Winがしきい値Win(0)よりも低い場合に、充電電力上限値Winとしきい値Win(0)との偏差が大きくなるほど、第1MG20において消費される電力が大きくなるように第1MG20を制御するようにしてもよい。MG制御部208は、充電電力上限値Winがしきい値Win(0)よりも低い場合、充電電力上限値Winが第1の値である場合の消費電力が、第1の値よりも高い第2の値である場合の消費電力よりも大きくなるように第1MG20を制御するようにしてもよい。
また、ECU200は、予め定められた条件が成立する場合、SOCが第1の値である場合に消費される電力が、SOCが第1の値よりも低い第2の値(>SOC(0))である場合に消費される電力よりも大きくなるように第1MG20を制御してもよい。
また、ECU200は、予め定められた条件が成立する場合、電池温度TBが第1の値である場合に消費される電力が、電池温度が第1の値よりも高い第2の値(<TB(0))である場合に消費される電力よりも大きくなるように第1MG20を制御してもよい。
また、ECU200は、予め定められた条件が成立する場合、充電継続時間Tcが第1の期間である場合に消費される電力が、第1の期間よりも短い第2の期間(>Tc(0))である場合に消費される電力よりも大きくなるように第1MG20を制御してもよい。
なお、ECU200は、各種パラメータ(Win、SOC、電池温度TB、充電継続時間Tc)がしきい値を超える場合に、しきい値との差の大きさに比例して消費電力を変化させるようにしてもよいし、あるいはしきい値を超える場合に、しきい値との差の大きさに応じて段階的に消費電力を変化させるようにしてもよい。
なお、図1では、駆動輪80を前輪とする車両1を一例として示したが、特にこのような駆動方式に限定されるものではない。たとえば、車両1は、後輪を駆動輪とするものであってもよい。あるいは、車両1は、図1の第2MG30が省略された車両であってもよい。または、車両1は、図1の第2MG30が前輪の駆動軸16に代えて、後輪を駆動するための駆動軸に連結される車両であってもよい。また、駆動軸16と減速機58との間あるいは駆動軸16と第2MG30との間に変速機構が設けられてもよい。
また、図1においてECU200は、1個のECUであるとして説明したが、2個以上のECUが用いられてもよい。たとえば、図1のECU200の動作を、エンジン10を制御するためのエンジンECUと、PCU60を制御するためのハイブリッドECUとに分担させてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 車両、10 エンジン、11 エンジン回転速度センサ、12 第1レゾルバ、13 第2レゾルバ、14 車輪速センサ、16 駆動軸、40 動力分割装置、50 サンギヤ、52 ピニオンギヤ、54 キャリア、56 リングギヤ、58 減速機、70 バッテリ、80 駆動輪、102 気筒、104 燃料噴射装置、150 スタートスイッチ、156 電池温度センサ、158 電流センサ、160 電圧センサ、200 ECU、202 判定部、204 Win判定部、206 フューエルカット制御部、208 MG制御部。
Claims (10)
- 駆動輪(80)を回転させるための駆動軸(16)と、
内燃機関(10)と、
第1回転電機(20)と、
前記第1回転電機(20)と電力を授受するための蓄電装置(70)と、
前記駆動軸(16)、前記内燃機関(10)の出力軸および前記第1回転電機(20)の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、前記三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力伝達が可能な動力伝達装置(40)と、
車両(1)のシステムの停止指示を運転者から受けるための入力部(150)と、
前記車両(1)の走行中に前記停止指示を前記入力部(150)に受けた場合であって、かつ、前記蓄電装置(70)において入力電力が制限される予め定められた条件が成立した場合に、前記内燃機関(10)の前記出力軸に前記第1回転電機(20)のトルクを伝達するように前記第1回転電機(20)を制御するための制御部(200)とを含む、車両。 - 前記第1回転電機(20)は、前記車両(1)の走行中に停止状態の前記内燃機関(10)を始動させる場合に発電する、請求項1に記載の車両。
- 前記制御部(200)は、前記車両(1)の走行中に前記停止指示を前記入力部(150)に受けた場合に前記内燃機関(10)への燃料噴射を停止するように前記内燃機関(10)を制御する、請求項1に記載の車両。
- 前記制御部(200)は、前記車両(1)の走行中に前記停止指示を前記入力部(150)に受けた場合であって、かつ、前記予め定められた条件が成立した場合に、前記入力電力の制限の程度が大きくなるほど、前記第1回転電機(20)において消費される電力が大きくなるように前記第1回転電機(20)を制御する、請求項1に記載の車両。
- 前記予め定められた条件は、前記蓄電装置(70)の残容量がしきい値よりも高いという条件を含む、請求項1に記載の車両。
- 前記予め定められた条件は、前記蓄電装置(70)の温度がしきい値よりも低いという条件を含む、請求項1に記載の車両。
- 前記予め定められた条件は、前記蓄電装置(70)の充電継続時間が所定時間を越えているという条件を含む、請求項1に記載の車両。
- 前記車両(1)は、前記駆動軸(16)に回転軸が連結される第2回転電機(30)をさらに含み、
前記制御部(200)は、前記車両(1)の走行中に前記停止指示を前記入力部(150)に受けた場合であって、かつ、前記予め定められた条件が成立した場合に、前記第1回転電機(20)の前記トルクに対する反力が発生するように前記第2回転電機(30)を制御する、請求項1に記載の車両。 - 前記動力伝達装置(40)は、サンギヤ(50)と、ピニオンギヤ(52)と、キャリア(54)と、リングギヤ(56)とを有する遊星歯車機構であって、
前記サンギヤ(50)は、前記第1回転電機(20)の前記回転軸に連結され、
前記キャリア(54)は、前記内燃機関(10)の前記出力軸に連結され、
前記リングギヤ(56)は、前記駆動軸(16)に連結される、請求項1〜8のいずれかに記載の車両。 - 駆動輪(80)を回転させるための駆動軸(16)と、内燃機関(10)と、回転電機(20)と、前記回転電機(20)と電力を授受するための蓄電装置(70)と、前記駆動軸(16)、前記内燃機関(10)の出力軸および前記回転電機(20)の回転軸の三要素の各々を機械的に連結し、前記三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力伝達が可能な動力伝達装置(40)とを含む車両(1)に用いられる車両用制御方法であって、
前記車両(1)のシステムの停止指示を運転者から受けたか否かを判定するステップと、
前記車両(1)の走行中に前記停止指示を受けた場合であって、かつ、前記蓄電装置(70)において入力電力が制限される予め定められた条件が成立した場合に、前記内燃機関(10)の前記出力軸に前記回転電機(20)のトルクが伝達するように前記車両(1)を制御するステップとを含む、車両用制御方法。
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