KR102024199B1 - 차량의 제어장치 - Google Patents

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KR102024199B1
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준 고토
겐타 구마자키
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

본 발명의 차량(10,100)의 제어장치는, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어와, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하고, 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 상기 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 상기 제 2 운전 제어 시의 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정을 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정보다 낮게 하도록 구성되는 전자 제어 유닛(90,124)을 포함한다.

Description

차량의 제어장치{CONTROL DEVICE OF VEHICLE}
본 발명은, 회전기와 인버터와 배터리와 승압(昇壓) 컨버터를 구비한 차량의 제어장치에 관한 것이다.
구동 토크를 발생하는 것이 가능한 회전기와, 상기 회전기의 출력 토크를 제어하는 인버터와, 상기 인버터를 개재하여 상기 회전기에 전력을 공급하는 배터리와, 상기 인버터와 상기 배터리의 사이에 마련된, 상기 인버터의 입력 전압을 상기 배터리의 출력 전압보다도 높은 전압으로 승압하는 승압 컨버터를 구비한 차량의 제어장치가 잘 알려져 있다. 예를 들면, 국제공개 제2012/105021에 기재된 하이브리드 차량이 있다. 국제공개 제2012/105021에는, 엔진과 모터를 구비하며, 엔진을 정지하고 주행하는 모터 주행(EV(electric vehicle) 주행이라고도 한다) 모드 시에는, 엔진을 동작시켜서 엔진 및 모터를 이용하여 주행하는 하이브리드 주행(HV(hybrid vehicle) 주행이라고도 한다) 모드 시보다도 인버터의 입력 전압을 낮게 설정함으로써, 연비 향상을 도모하는 것이 개시되어 있다.
그런데, 인버터의 입력 전압을 하이브리드 주행 모드 시보다 낮게 할 경우, 구동 토크를 증대할 때에는, 가속 응답 지연, 또는, 가속 성능을 우선시키면 과대한 토크 변동을 초래할 가능성이 있다. 한편, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어와, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량이 생각된다. 상술한 바와 같은 차량에서는, 운전자가 가감속 조작을 행하지 않는 제 2 운전 제어 시에는, 제 1 운전 제어 시와 비교하여 급가속 요구가 생기는 빈도가 적으며, 또한, 가속 응답 지연이 운전자에게 인식되기 어렵다고 생각된다. 그 때문에, 운전 제어의 차이에 관계없이, 차량의 운전 상태에 따른 인버터의 입력 전압을 급가속 요구 등의 발생에 대비하여 일률의 값으로 설정하면, 차량 효율이 저하될(예를 들어 연비가 저하될) 가능성이 있다.
본 발명은, 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서, 연비를 향상시킬 수 있는 차량의 제어장치를 제공한다.
본 발명의 양태와 관련되는 차량의 제어장치에 있어서, 상기 차량은 회전기와 인버터와 배터리와 승압 컨버터를 포함하고, 상기 회전기는 상기 차량의 구동 토크를 발생하도록 구성되며, 상기 인버터는 상기 회전기의 출력 토크를 제어하도록 구성되며, 상기 배터리는 상기 인버터와 상기 승압 컨버터를 개재하여 상기 회전기에 전력을 공급하도록 상기 승압 컨버터에 접속되고, 상기 승압 컨버터는 상기 인버터와 상기 배터리의 사이에 개재되며, 상기 승압 컨버터는 상기 인버터의 입력 전압을 상기 배터리의 출력 전압보다도 높은 전압으로 승압하도록 구성된다. 상기 차량의 제어장치는, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어와, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하고, 상기 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 상기 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 상기 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압의 설정을 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압의 설정보다 낮게 하도록 구성되는 전자 제어 유닛을 포함한다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어 시에, 지도 정보 및 도로 정보 중 적어도 1개의 정보에 의거하여 자동적으로 상기 목표 주행 상태를 설정하도록 구성되어도 되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어 시에, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 조타를 자동적으로 행함으로써 주행하는 자동 운전 제어를 실행하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 차량의 운전 상태에 따라 상기 인버터의 입력 전압을 설정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태, 또는, 차속과 상기 차량에 대한 요구 구동 토크로 나타내는 운전 상태에 따라 상기 인버터의 입력 전압을 설정하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어 시에는, 상기 인버터의 입력 전압의 상한값을 설정함으로써, 상기 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압의 설정을 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압의 설정보다 낮게 하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어 시에는, 상기 인버터의 입력 전압의 상기 상한값에 따라 제한한 상기 회전기의 출력 토크의 범위에서 상기 구동 토크를 발생하도록 상기 회전기를 제어하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 차량은, 엔진을 구비하고 있으며, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 엔진의 시동 시에, 상기 인버터의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하도록 구성되어도 되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어 시에 상기 엔진의 시동 시에 상기 인버터의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시에 상기 엔진의 시동 시에 상기 인버터의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간보다 길게 하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어에 있어서, 상기 차량에 탑승자가 없는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 무인 제 2 운전 제어와, 상기 차량에 탑승자가 있는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 유인 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하도록 구성되어도 되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 유인 제 2 운전 제어 시의 상기 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 길게 하고, 상기 무인 제 2 운전 제어 시의 상기 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 짧게 하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 회전기의 구동 제어에 있어서, 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어와, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어를 선택적 실행하도록 구성되어도 되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 인버터의 입력 전압이 높으면 높을수록, 상기 펄스 폭 변조 제어에서의 상기 회전기의 운전 영역을 확대하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어 시에만 상기 회전기에 의한 제진(制振) 제어를 실행하도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 제 2 운전 제어에 있어서, 상기 차량에 탑승자가 없는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 무인 제 2 운전 제어와, 상기 차량에 탑승자가 있는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 유인 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하도록 구성되어도 되고, 상기 전자 제어 유닛은, 상기 회전기의 상기 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 상기 무인 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압이 상기 유인 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터의 입력 전압보다 낮게 설정되도록 구성되어도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 차량은, 엔진과, 상기 배터리에 충전되는 전력을 상기 엔진의 동력에 의해 발전함과 함께 상기 엔진의 시동 시에는 상기 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 상기 엔진을 회전 구동하는 제 1 회전기를 포함하여도 되며, 상기 회전기는, 상기 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 상기 구동 토크를 발생하는 제 2 회전기여도 된다.
본 발명의 양태에 있어서, 상기 차량은, 엔진을 포함하여도 되며, 상기 회전기는, 상기 배터리에 충전되는 전력을 상기 엔진의 동력에 의해 발전하는 발전기로서의 기능과, 상기 엔진의 시동 시에는 상기 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 상기 엔진을 회전 구동하는 스타터로서의 기능과, 상기 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 상기 구동 토크를 발생하는 전동기로서의 기능을 가지는 것이어도 된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 제 2 운전 제어 시에는 제 1 운전 제어 시와 비교하여 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 인버터의 입력 전압이 낮게 설정되므로, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 인버터의 입력 전압이 제 2 운전 제어 시와 제 1 운전 제어 시에서 같은 값으로 설정될 경우와 비교하여, 제 2 운전 제어 시의 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실(스위칭 손실도 같은 의미)이 작아진다. 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어 시에는, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어 시와 비교하여, 차량의 주행 상태가 급격하게 변화되는 상황이 한정되어 있기 때문에, 인버터의 입력 전압을 저하시킴으로써 가속 응답 지연이 발생하였다고 하여도 가속 응답 지연의 발생 빈도는 낮으며, 또한, 운전자에게 가속 응답 지연으로서 인식되기 어렵다고 생각된다. 상술로부터, 제 2 운전 제어 시에는, 제 1 운전 제어 시와 비교하여, 드라이버빌리티의 향상보다도 연비의 향상이 우선되어, 인버터의 입력 전압이 낮게 설정된다. 따라서, 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서, 차량 효율을 향상시키는 것(즉 연비를 향상시키는 것)이 가능하다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 제 2 운전 제어 시에, 지도 정보 및 도로 정보 중 적어도 1개의 정보에 의거하여 자동적으로 설정하여, 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 조타를 자동적으로 행함으로써 주행하는 자동 운전 제어를 실행하는 차량에 있어서, 연비를 향상시킬 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 차량의 운전 상태에 따라 인버터의 입력 전압이 설정되므로, 연비를 향상시킬 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 상기 차량의 운전 상태는, 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태, 또는, 차속과 차량에 대한 요구 구동 토크로 나타내는 운전 상태이므로, 회전기의 출력 토크와 회전 속도에 따라, 또는, 차속과 요구 구동 토크에 따라, 인버터의 입력 전압이 적절하게 설정된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 제 2 운전 제어 시에는 인버터의 입력 전압의 상한값이 설정됨으로써, 제 2 운전 제어 시의 인버터의 입력 전압의 설정을 제 1 운전 제어 시의 인버터의 입력 전압의 설정보다 낮게 하므로, 제 2 운전 제어 시에는 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실이 작아지는 인버터의 입력 전압의 영역이 이용된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 제 2 운전 제어 시에는 인버터의 입력 전압의 상한값에 따라 제한된 회전기의 출력 토크의 범위에서 구동 토크가 발생되므로, 제 2 운전 제어 시에는 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실이 작아지는 인버터의 입력 전압의 영역이 적절하게 이용된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 차량은 엔진을 구비하고 있으며, 엔진의 시동 시에 인버터의 입력 전압이 일시적으로 높게 설정되는 것이며, 제 2 운전 제어 시에 엔진의 시동 시에 인버터의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간이 제 1 운전 제어 시에 엔진의 시동 시에 인버터의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간보다 길게 되므로, 연비의 향상보다도 드라이버빌리티의 향상(예를 들면, 엔진 시동 쇼크의 억제)이 우선된다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 유인 제 2 운전 제어 시의 승압 시간이 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 길게 되므로, 제 1 운전 제어 시와 비교하여 엔진 시동 쇼크가 인식되기 쉬운 유인 제 2 운전 제어 시에는, 연비의 향상보다도 드라이버빌리티의 향상이 우선된다. 한편, 무인 제 2 운전 제어 시의 승압 시간이, 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 짧게 되므로, 엔진 시동 쇼크가 인식되지 않는 무인 제 2 운전 제어 시에는, 연비를 향상시킬 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 인버터의 입력 전압이 높으면 높을수록, 펄스 폭 변조 제어에서의 회전기의 운전 영역이 확대되므로, 제 1 운전 제어 시와 제 2 운전 제어 시에서 인버터의 입력 전압이 변경되었다고 하여도, 인버터의 입력 전압에 맞춰서 회전기의 구동 제어가 적절하게 행해진다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어 시에만 회전기에 의한 제진 제어가 행해지므로, 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어 시에는, 차량의 진동을 저감할 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 무인 제 2 운전 제어 시의 인버터의 입력 전압이 유인 제 2 운전 제어 시의 인버터의 입력 전압보다 낮게 설정되므로, 무인 제 2 운전 제어 시의 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실이 유인 제 2 운전 제어 시와 비교하여 작아진다. 가속 응답 지연이 인식되지 않는 무인 제 2 운전 제어 시에는, 유인 제 2 운전 제어 시와 비교하여, 연비의 향상이 더욱 우선되어, 인버터의 입력 전압이 낮게 설정됨으로써 더욱 연비를 향상시킬 수 있다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 차량은, 엔진과, 배터리에 충전되는 전력을 엔진의 동력에 의해 발전함과 함께 엔진의 시동 시에는 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 엔진을 회전 구동하는 제 1 회전기와, 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 구동 토크를 발생하는 제 2 회전기를 구비하고 있으므로, 제 2 운전 제어 시에는 제 1 운전 제어 시와 비교하여 제 1, 제 2 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 인버터의 입력 전압이 낮게 설정됨으로써, 제 2 운전 제어 시의 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실이 작아진다.
상기 본 발명의 양태에 의하면, 또한, 차량은, 엔진을 구비하고 있으며, 회전기는, 배터리에 충전되는 전력을 엔진의 동력에 의해 발전하는 발전기로서의 기능과, 엔진의 시동 시에는 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 엔진을 회전 구동하는 스타터로서의 기능과, 배터리로부터 공급되는 전력에 의해 구동 토크를 발생하는 전동기로서의 기능을 가지므로, 제 2 운전 제어 시에는 제 1 운전 제어 시와 비교하여 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 인버터의 입력 전압이 낮게 설정됨으로써, 제 2 운전 제어 시의 승압 컨버터 및 인버터에 있어서의 전력 손실이 작아진다.
본 발명의 예시적인 실시형태의 특징, 이점, 및 기술적 그리고 산업적 중요성이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기술될 것이며, 첨부 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 차량의 주행에 관련되는 각 부의 개략 구성을 설명하는 도인 것과 함께, 상기 각 부를 제어하기 위한 제어 계통 및 제어 기능의 주요부를 설명하는 도이다.
도 2는 자동 운전 제어의 일부분의 제어를 설명하는 도이다.
도 3은 EV 주행과 HV 주행의 전환에 이용되는 EV/HV 영역맵의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 4는 MG2 회전 속도와 MG2 토크로 나타내는 제 2 회전기의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 5는 전자 제어 유닛의 제어 작동의 주요부 즉 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서 연비를 향상시키기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이다.
도 6은 수동 운전 제어 시에 있어서 실행되는 엔진의 시동 제어의 실시 양태를 설명하기 위한 타임 차트의 일례를 나타낸다.
도 7은 전자 제어 유닛의 제어 작동의 주요부 즉 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서 연비를 향상시키기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트로서, 도 5와는 다른 실시형태이다.
도 8은 도 7의 플로우 차트에 나타내는 제어 작동을 실행했을 경우의 타임 차트의 일례로서, 무인 자동 운전 제어 시에 있어서 실행되는 엔진의 시동 제어의 실시 양태를 나타낸다.
도 9는 도 7의 플로우 차트에 나타내는 제어 작동을 실행했을 경우의 타임 차트의 일례로서, 도 8과는 다른, 무인 자동 운전 제어 시에 있어서 실행되는 엔진의 시동 제어의 실시 양태를 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용되는 차량의 개략 구성을 설명하는 도면으로서, 도 1과는 다른 차량을 설명하는 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명이 적용되는 차량(10)의 주행에 관련되는 각 부의 개략 구성을 설명하는 도인 것과 함께, 상기 각 부를 제어하기 위한 제어 계통 및 제어 기능의 주요부를 설명하는 도이다. 도 1에 있어서, 차량(10)은, 구동 토크를 발생하는 것이 가능한 동력원이 될 수 있는, 엔진(12) 및 제 2 회전기(MG2)를 구비한 하이브리드 차량이다. 또한, 차량(10)은, 구동륜(14)과, 엔진(12)과 구동륜(14)의 사이의 동력 전달 경로에 마련된 동력 전달 장치(16)와, 제 1 회전기(MG1)를 구비하고 있다.
엔진(12)은, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 공지된 내연기관이다. 상기 엔진(12)은, 후술하는 전자 제어 유닛(90)에 의해 스로틀 밸브 개도(θth) 혹은 흡입 공기량, 연료 공급량, 점화 시기 등의 운전 상태가 제어됨으로써 엔진(12)의 출력 토크인 엔진 토크(Te)가 제어된다.
제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)는, 어느 것도, 전동기(모터)로서의 기능 및 발전기(제너레이터)로서의 기능을 가지는 회전 전기 기계로서, 소위 모터 제너레이터이다. 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)는, 각각, 차량(10)에 구비된 인버터(50) 및 승압 컨버터(51)를 개재하여, 차량(10)에 구비된 배터리(52)에 접속되어 있으며, 후술하는 전자 제어 유닛(90)에 의해 인버터(50)가 제어됨으로써, 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각의 출력 토크(역행(力行) 토크 또는 회생 토크)인 MG1 토크(Tg) 및 MG2 토크(Tm)가 제어된다.
인버터(50)는, 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각과 접속되어 있다. 인버터(50)는, 제 1 회전기(MG1)에 대하여 요구된 MG1 토크(Tg) 및 제 2 회전기(MG2)에 대하여 요구된 MG2 토크(Tm)가 얻어지도록 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각의 작동에 관계되는 전력의 수수(授受)를 제어한다. 배터리(52)는, 인버터(50)를 개재하여 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각에 대하여 전력을 수수하는 축전(蓄電) 장치이다. 구체적으로는, 배터리(52)는, 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각이 발전한 전력을 축전하여, 상기 축전한 전력을 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 각각에 공급하는 것이 가능한 축전 장치이다. 승압 컨버터(51)는, 인버터(50)와 배터리(52)의 사이에 마련되어 있다. 승압 컨버터(51)는, 예를 들면, 공지된 리액터나 스위칭 소자 등을 구비하고 있으며, 후술하는 전자 제어 유닛(90)에 의해 스위칭 소자의 온 오프를 전환할 수 있음으로써, 배터리(52)측의 전압을 승압하거나, 또한, 인버터(50)측의 전압을 강압(降壓)한다. 상술한 바와 같이, 승압 컨버터(51)는, 인버터(50)의 입력 전압인 인버터 입력 전압(Vinv)을, 배터리(52)의 출력 전압인 배터리 전압(Vbat)보다도 높은 전압으로 승압한다. 제 1 실시형태에서는, 상기 인버터 입력 전압(Vinv)을 시스템 전압(Vsys)이라고 칭한다.
동력 전달 장치(16)는, 차체에 부착되는 비회전부재인 케이스(18) 내에, 엔진(12)에 직접 혹은 도면에 나타나 있지 않은 댐퍼 등을 개재하여 간접적으로 연결된 입력축(20), 입력축(20)에 연결된 변속부(22), 변속부(22)의 출력 회전 부재인 드라이브 기어(24)와 맞물리는 드리븐 기어(26), 드리븐 기어(26)를 상대 회전 불가능하게 고정하여 마련되는 드리븐 축(28), 드리븐 축(28)에 상대 회전 불가능하게 고정하여 마련된 파이널 기어(30)(드리븐 기어(26)보다도 소경(小經)인 파이널 기어(30)), 디퍼렌셜 링 기어(differential ring gear)(32a)를 개재하여 파이널 기어(30)와 맞물리는 디퍼렌셜 기어(32), 드리븐 기어(26)와 맞물림과 함께 제 2 회전기(MG2)에 연결된 리덕션 기어(34)(드리븐 기어(26)보다도 소경인 리덕션 기어(34)) 등을 구비하고 있다. 또한, 동력 전달 장치(16)는, 디퍼렌셜 기어(32)에 연결된 차 축(36) 등을 구비하고 있다. 상술한 바와 같이 구성된 동력 전달 장치(16)에서는, 엔진(12)으로부터 출력되는 동력(특별히 구별하지 않을 경우에는 토크나 힘도 동일한 의미)이나 제 2 회전기(MG2)로부터 출력되는 동력이 드리븐 기어(26)로 전달되고, 상기 드리븐 기어(26)로부터, 파이널 기어(30), 디퍼렌셜 기어(32), 차 축(36) 등을 순차 개재하여 구동륜(14)에 전달된다. 동력 전달 장치(16)에서는, 차량(10)에 구비된, 입력축(20)에 연결되며 엔진(12)에 의해 회전 구동되는 기계식의 오일 펌프(38)에 의해, 후술하는 유성 톱니바퀴 기구(40), 볼 베어링 등의 동력 전달 장치(16)의 각 부의 윤활이나 냉각에 이용되는 오일이 공급된다.
변속부(22)는, 엔진(12)으로부터 입력축(20)을 개재하여 전달된 동력을 제 1 회전기(MG1) 및 드라이브 기어(24)로 분할(분배도 같은 의미)하는 동력 분할 기구로서의 유성 톱니바퀴 기구(40)를 가지고 있다. 유성 톱니바퀴 기구(40)는, 선 기어(S), 피니언 기어(P), 상기 피니언 기어(P)를 자전 및 공전 가능하게 지지하는 캐리어(CA), 피니언 기어(P)를 개재하여 선 기어(S)와 맞물리는 링 기어(R)를 구비하는 공지된 싱글 피니언형의 유성 톱니바퀴 장치로서, 차동(差動) 작용을 발생하는 차동 기구로서 기능한다. 유성 톱니바퀴 기구(40)에 있어서는, 선 기어(S)는 제 1 회전기(MG1)에 연결되며, 캐리어(CA)는 입력축(20)을 개재하여 엔진(12)에 연결되며, 링 기어(R)는 드라이브 기어(24)의 내주면에 형성되어 있다. 따라서, 차량(10)에서는, 캐리어(CA)에 입력되는 엔진 토크(Te)의 반력을 제 1 회전기(MG1)로 취함으로써, 링 기어(R)에 기계적으로 전달되는 직달(直達) 토크(엔진 직달 토크라고도 한다)와, 제 1 회전기(MG1)로 분할된 엔진(12)의 동력에 의한 제 1 회전기(MG1)의 발전 전력으로 제 2 회전기(MG2)가 구동됨으로써, 제 2 회전기(MG2)로부터 출력되는 MG2 토크(Tm)로, 후술하는 HV 주행을 행하는 것이 가능하다. 상술에 의해, 변속부(22)는, 후술하는 전자 제어 유닛(90)에 의해 인버터(50)가 제어되어 제 1 회전기(MG1)의 운전 상태가 제어됨으로써 기어비(변속비)가 제어되는 공지된 전기식 차동부(전기식 무단(無段) 변속기)로서 기능한다. 상술한 바와 같이, 제 2 회전기(MG2)는, 구동 토크를 발생하는 것이 가능한 회전기이다. 차량(10)에서는, 엔진(12)의 운전을 정지한 상태에 있어서, 배터리(52)로부터 공급되는 전력으로 제 2 회전기(MG2)가 구동됨으로써, MG2 토크(Tm)로 후술하는 EV 주행을 행하는 것이 가능하다.
HV 주행을 행하는 HV 주행 모드에 있어서의 차량(10)의 작동에 대하여 설명한다. 캐리어(CA)에 입력되는 엔진 토크(Te)에 대하여, MG1 토크(Tg)가 선 기어(S)에 입력된다. 이 때, 예를 들면, 엔진 회전 속도(Ne) 및 엔진 토크(Te)로 나타내는 엔진(12)의 동작점을 연비가 가장 좋은 동작점으로 설정하는 제어를, 제 1 회전기(MG1)의 역행 제어 또는 반력 제어에 의해 실행할 수 있다. 이 종류의 하이브리드 형식은, 동력 분할식 혹은 스플릿 타입이라고 칭한다.
EV 주행을 행하는 EV 주행 모드에 있어서의 차량(10)의 작동에 대하여 설명한다. 엔진(12)의 구동은 행하지 않으면서(즉 엔진(12)이 운전 정지 상태로 되면서), 또한, 제 1 회전기(MG1)는 무부하 상태(프리)로 되어 있으며, 엔진 회전 속도(Ne)는 제로로 된다. 이 상태에 있어서는, 제 2 회전기(MG2)의 역행 토크가 차량 전진 방향의 구동 토크로서 구동륜(14)에 전달된다.
차량(10)은, 엔진(12), 제 1 회전기(MG1), 및 제 2 회전기(MG2) 등의 제어에 관련되는 차량(10)의 제어장치를 포함하는 컨트롤러로서의 전자 제어 유닛(90)을 추가로 구비하고 있다. 전자 제어 유닛(90)은, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 입출력 인터페이스 등을 구비한 소위 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성되어 있으며, CPU는 RAM의 일시 기억 기능을 이용하면서 미리 ROM에 기억된 프로그램에 따라서 신호 처리를 행함으로써 차량(10)의 각종 제어를 실행한다. 전자 제어 유닛(90)은, 필요에 따라 엔진 제어용, 회전기 제어용 등의 각 컴퓨터를 포함하여 구성된다.
전자 제어 유닛(90)에는, 차량(10)에 구비된 각종 센서 등(예를 들면, 엔진 회전 속도 센서(60), 출력 회전 속도 센서(62), 리졸버 등의 MG1 회전 속도 센서(64), 리졸버 등의 MG2 회전 속도 센서(66), 액셀러레이터 개도 센서(68), 스로틀 밸브 개도 센서(70), 시프트 포지션 센서(72), G센서(74), 요 레이트 센서(76), 외기온 센서(78), 배터리 센서(79), 차량 탑재 카메라 등의 진로 인식 및 장해물 검출 센서(80), GPS(global positioning system) 안테나(81), 외부 네트워크 통신용 안테나(82), 운전자가 크루즈 제어에 의한 주행을 설정하기 위한 크루즈 제어 스위치(83), 운전자가 자동 운전을 선택하기 위한 자동 운전 선택 스위치(84) 등)에 의한 검출값에 의거하는 각종 신호 등(예를 들면, 엔진 회전 속도(Ne), 차속(V)에 대응하는 드라이브 기어(24)의 회전 속도인 출력 회전 속도(No), 제 1 회전기(MG1)의 회전 속도인 MG1 회전 속도(Ng), 제 2 회전기(MG2)의 회전 속도인 MG2 회전 속도(Nm), 운전자의 가속 조작의 크기를 나타내는 운전자의 가속 조작량(즉 액셀러레이터 페달의 조작량)인 액셀러레이터 개도(θacc), 전자 스로틀 밸브의 개도인 스로틀 밸브 개도(θth), 「P」, 「R」, 「N」, 「D」 등의 시프트 레버의 조작 위치(시프트 포지션)(POSsh), 차량(10)의 전후 가속도(Gx), 차량(10)의 좌우 가속도(Gy), 차량(10)의 연직축 주위의 회전각 속도인 요 레이트(Ryaw), 차량(10) 주변의 외기온(THair), 배터리(52)의 배터리 온도(THbat)나 배터리 충방전 전류(Ibat)나 배터리 전압(Vbat), 차량 주위 정보(Iard), GPS 신호(궤도 신호)(Sgps), 통신 신호(Scom), 크루즈 제어 신호(Scrs), 자동 운전 선택 신호(Sauto) 등)이 공급된다. 또한, 전자 제어 유닛(90)으로부터는, 차량(10)에 구비된 각 장치(예를 들면, 스로틀 액추에이터나 연료 분사 장치나 점화 장치 등의 엔진 제어장치(54), 인버터(50), 승압 컨버터(51), 외부 네트워크 통신용 안테나(82), 조타 액추에이터(86), 브레이크 액추에이터(88) 등)에 각종 지령 신호(예를 들면, 엔진(12)을 제어하기 위한 엔진 제어 지령 신호(Se), 회전기(MG1,MG2)를 각각 제어하는 인버터(50)를 작동시키기 위한 회전기 제어 지령 신호(Smg), 설정된 시스템 전압(Vsys)(인버터 입력 전압(Vinv))이 되도록 승압 컨버터(51)를 작동시키기 위한 컨버터 제어 지령 신호(Scnv), 통신 신호(Scom), 차륜(특히 전륜(前輪))의 조타를 제어하는 조타 액추에이터(86)를 작동시키기 위한 조타 신호(Sste), 풋 브레이크를 제어하는 브레이크 액추에이터(88)를 작동시키기 위한 제동 신호(Sbra) 등)가, 각각 출력된다.
전자 제어 유닛(90)은, 예를 들면, 배터리 충방전 전류(Ibat) 등에 의거하여 배터리(52)의 충전 상태(SOC(State Of Charge))를 나타내는 값인 배터리 SOC값[％]을 산출한다. 또한, 전자 제어 유닛(90)은, 예를 들면, 배터리 온도(THbat) 및 배터리 SOC값에 의거하여 배터리(52)의 입력 전력의 제한을 규정하는 충전 가능 전력(입력 가능 전력)(Win), 및 배터리(52)의 출력 전력의 제한을 규정하는 방전 가능 전력(출력 가능 전력)(Wout)을 산출한다. 충방전가능 전력(Win,Wout)은, 예를 들면, 배터리 온도(THbat)가 상용역(常用域)보다 낮은 저온역(低溫域)에서는 배터리 온도(THbat)가 낮으면 낮을수록 낮아지고, 또한, 배터리 온도(THbat)가 상용역보다 높은 고온역(高溫域)에서는 배터리 온도(THbat)가 높으면 높을수록 낮아진다. 또한, 충전 가능 전력(Win)은, 예를 들면, 배터리 SOC값이 높은 영역에서는 배터리 SOC값이 높으면 높을수록 낮아진다. 또한, 방전 가능 전력(Wout)은, 예를 들면, 배터리 SOC값이 낮은 영역에서는 배터리 SOC값이 낮으면 낮을수록 낮아진다.
전자 제어 유닛(90)은, 차량(10)에 있어서의 각종 제어를 위한 제어 기능을 실현하기 위해서, 운전 제어 수단 즉 운전 제어부(91), 하이브리드 제어 수단 즉 하이브리드 제어부(94), 및 입력 전압 설정 수단 즉 입력 전압 설정부(98)를 구비하고 있다.
운전 제어부(91)는, 차량(10)의 운전 제어로서, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 수동 운전 제어와, 지도 정보 및 도로 정보 중 적어도 1개의 정보에 의거하여 자동적으로 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 조타를 자동적으로 행함으로써 주행하는 자동 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능하다. 상기 수동 운전 제어는, 운전자의 운전 조작에 의한 수동 운전으로 주행하는 운전 제어이다. 상기 수동 운전은, 액셀러레이터 조작, 브레이크 조작, 조타 조작 등의 운전자의 운전 조작에 의해 차량(10)의 통상 주행을 행하는 운전 방법이다. 자동 운전 제어는, 자동 운전으로 주행하는 운전 제어이다. 상기 자동 운전은, 운전자의 운전 조작(의사)에 의하지 않고, 각종 센서로부터의 신호나 정보 등에 의거하는 전자 제어 유닛(90)에 의한 제어에 의해 가감속, 제동, 조타 등을 자동적으로 행함으로써 차량(10)의 주행을 행하는 운전 방법이다.
운전 제어부(91)는, 자동 운전 선택 스위치(84)에 있어서 자동 운전이 선택되어 있지 않을 경우에는 수동 운전 제어를 실행한다. 운전 제어부(91)는, 액셀러레이터 개도(θacc) 등에 의거하여 엔진(12)이나 회전기(MG1,MG2)를 각각 제어함으로써 수동 운전 제어를 실행한다.
운전 제어부(91)는, 운전자에 의해 자동 운전 선택 스위치(84)가 조작되어 자동 운전이 선택되어 있을 경우에는 자동 운전 제어를 실행한다. 운전 제어부(91)는, 각종 센서로부터의 신호나 정보 등에 의거하여, 엔진(12)이나 회전기(MG1,MG2)를 각각 제어함과 함께, 조타 액추에이터(86)나 브레이크 액추에이터(88)를 작동시킴으로써, 자동 운전 제어를 실행한다.
구체적으로는, 운전 제어부(91)는, 주행 계획을 생성하는 주행 계획 생성 수단 즉 주행 계획 생성부(92)와, 주행 제어 수단 즉 주행 제어부(93)를 구비하고 있다. 주행 계획 생성부(92)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 운전자에 의해 입력된 목적지나 주행 모드(시간 우선 모드/연비 우선 모드)나 설정 차속 등의 각종 설정과, 예를 들면, 공지된 네비게이션 시스템(56)에 기억된 정보 또는 차 밖과의 통신에 의해 취득된 정보의 적어도 일방에 의거하는, 차량 위치(GPS), 커브 등의 도로상태나 구배나 고도나 법정 속도 등의 상기 지도 정보, 인프라 정보, 목표 루트 및 목표 진로, 및 날씨 등과, 진로 인식 및 장해물 검출 센서(80) 등에 의해 취득된 주행로의 차선, 주행로에 있어서의 표지(標識), 주행로에 있어서의 보행자 등의 도로 정보에 의거하여 자동적으로 목표 주행 상태를 설정한다. 주행 계획 생성부(92)는, 안전 마진을 고려하고, 선행 차량에 대한 목표 차간 거리나 선행 차량에 대한 실제의 차간 거리(실차간 거리라고도 한다)에 의거하여, 상기 목표 주행 상태로서의 목표 차속을 설정한다. 상술의 차간 거리는, 보행자, 장해물, 전방에서 온다고 예측되는 측방 차량과의 거리여도 된다. 목표 차간 거리에서 실차간 거리를 감산한 값이 마이너스 값일 경우에는 차간 거리에 충분한 여유가 있기 때문에, 주행 계획 생성부(92)는, 목표 차간 거리에서 실차간 거리를 감산한 값을 제로로 하한 가드한다. 상술에 의해, 목표 차속이 불필요하게 증가되지 않는다.
주행 제어부(93)는, 주행 계획 생성부(92)에 의해 설정된 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 제동과 조타를 자동적으로 행함으로써 자동 운전 제어를 행한다. 상기 가감속은 차량(10)의 가속과 차량(10)의 감속이며, 여기에서의 감속에는 제동을 포함하여도 된다. 주행 제어부(93)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 목표 주행 상태(여기서는 목표 차속)에 의거하는 피드 포워드 제어(F/F 제어)에 의한 F/F 구동력, 및 목표 차속과 실제 차속(V)의 차속 차분(差分)에 의거하는 피드백 제어(F/B 제어)에 의한 F/B 구동력을 산출한다. 주행 제어부(93)는, F/F 구동력 및 F/B 구동력의 합계 구동력과, 주행 저항분에 의거하여 동력 전달 장치(16)의 요구 구동력 또는 요구 제동력(도 2 중의 파워 트레인 구동력/제동력)을 연산한다. 상기 주행 저항은, 예를 들어 미리 운전자에 의해 차량(10)에 설정된 값, 차 밖과의 통신에 의해 취득된 지도 정보나 차량 제원(諸元)에 의거하는 값, 또는, 주행중에 구배나 실(實) 구동량이나 실 전후 가속도(Gx) 등에 의거하여 연산된 추정값 등이 이용된다. 주행 제어부(93)는, 요구 구동력(구동 토크도 같은 의미) 또는 요구 제동력(제동 토크도 같은 의미)이 얻어지도록, 엔진(12)이나 회전기(MG1,MG2)를 각각 제어하는 지령을 하이브리드 제어부(94)로 출력한다. 주행 제어부(93)는, 입력 전압 설정부(98)에 의해 차량(10)의 운전 상태에 따라 설정된 시스템 전압(Vsys)이 얻어지도록, 시스템 전압(Vsys)을 제어하는 지령을 승압 컨버터(51)로 출력한다. 주행 제어부(93)는, 이용 가능한 범위로 풋 브레이크에 의한 요구 제동력을 연산하고, 상기 요구 제동력이 얻어지도록, 제동 토크를 제어하는 지령을 브레이크 액추에이터(88)로 출력한다. 상술의 결과, 엔진(12)이나 회전기(MG1,MG2)나 변속부(22)(T/M)의 기어비가 제어되어, 소망하는 구동 토크 또는 제동 토크를 얻을 수 있다. 여기에서의 제동 토크는, 엔진(12)에 의한 엔진 브레이크 토크나 제 2 회전기(MG2)에 의한 회생 브레이크 토크이다. 또는, 브레이크 액추에이터(88)가 제어되며, 소망하는 풋 브레이크에 의한 제동 토크를 얻을 수 있다.
운전 제어부(91)는, 운전자에 의한 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작에 의하지 않고, 운전자가 크루즈 제어 스위치(83)에 의해 설정한 목표 차속 또는 선행 차량에 대한 목표 차간 거리의 적어도 일방을 유지하도록 제어하면서, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작을 제외하는 조타 조작 등의 다른 운전 조작을 운전자가 행함으로써 주행하는 크루즈 주행에 의한 크루즈 운전 제어를 행하는 것이 가능하다. 크루즈 운전 제어는, 자동 운전 제어와 마찬가지로, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 운전 제어이다. 제 1 실시형태에서는, 수동 운전 제어를 제 1 운전 제어라고 칭하고, 자동 운전 제어와 크루즈 운전 제어를 제 2 운전 제어라고 칭한다. 따라서, 운전 제어부(91)는, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어와, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능하다.
운전 제어부(91)는, 자동 운전 제어로서, 차량(10)에 탑승자가 없는 상태에서 가감속과 조타를 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 자동 운전 제어인 무인 자동 운전 제어와, 차량(10)에 탑승자가 있는 상태에서 가감속과 조타를 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 자동 운전 제어인 유인 자동 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능하다. 또한, 운전 제어부(91)는, 제 2 운전 제어로서, 차량(10)에 탑승자가 없는 상태에서 가감속을 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 제 2 운전 제어인 무인 제 2 운전 제어(무인 자동 운전 제어)와, 차량(10)에 탑승자가 있는 상태에서 가감속을 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 제 2 운전 제어인 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어)를 선택적으로 행하는 것이 가능하다.
운전 제어부(91)는, 엔진(12)이나 회전기(MG1,MG2)를 각각 제어하는 지령을 하이브리드 제어부(94)로 출력한다. 하이브리드 제어부(94)는, 엔진(12)의 작동을 제어하는 엔진 제어 수단 즉 엔진 제어부(95)와, 인버터(50)를 개재하여 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 작동을 제어하는 회전기 제어 수단 즉 회전기 제어부(96)를 가지고 있으며, 엔진(12), 제 1 회전기(MG1), 및 제 2 회전기(MG2)의 각 출력 제어를 실행한다. 이하에, 통상 주행에 의한 수동 운전 제어의 경우를 예시하고, 하이브리드 제어부(94)에 의한 제어를 구체적으로 설명한다.
하이브리드 제어부(94)는, 미리 실험적으로 혹은 설계적으로 구하여 기억된(즉 미리 정해진) 관계(예를 들면, 구동 토크 맵)에 액셀러레이터 개도(θacc) 및 차속(V)을 적용함으로써 구동륜(14)에 있어서의 요구 구동 토크를 산출한다. 크루즈 운전 제어, 무인 자동 운전 제어, 및 유인 자동 운전 제어의 각 운전 제어에서는, 상술의 각 운전 제어를 실현하기 위한 요구 구동 토크가 산출된다(자동 운전 제어에 관해서는 도 2 참조).
하이브리드 제어부(94)는, 배터리(52)의 충방전 가능 전력(Win,Wout) 등을 고려하여, 요구 구동 토크를 실현하도록, 엔진(12), 제 1 회전기(MG1), 및 제 2 회전기(MG2)를 제어하는 지령 신호(엔진 제어 지령 신호(Se) 및 회전기 제어 지령 신호(Smg))를 출력한다. 엔진 제어 지령 신호(Se)는, 예를 들면, 엔진 회전 속도(Ne)에 있어서의 엔진 토크(Te)를 출력하는 엔진(12)의 파워인 엔진 파워(Pe)의 지령값이다. 회전기 제어 지령 신호(Smg)는, 예를 들면, 엔진 토크(Te)의 반력 토크(MG1 회전 속도(Ng)에 있어서의 MG1 토크(Tg))를 출력하는 제 1 회전기(MG1)의 발전 전력의 지령값이며, 또한, MG2 회전 속도(Nm)에 있어서의 MG2 토크(Tm)를 출력하는 제 2 회전기(MG2)의 소비 전력의 지령값이다.
하이브리드 제어부(94)는, 주행 모드로서, 모터 주행(EV 주행이라고도 한다) 모드와 하이브리드 주행(HV 주행이라고도 한다) 모드를 주행 상태에 따라 선택적으로 성립시킨다. 하이브리드 제어부(94)는, 예를 들면, 도 3에 나타나 있는 바와 같이 차속(V)과 요구 구동 토크를 변수로 하는 이차원 좌표 내에 있어서 EV 주행 영역과 HV 주행 영역을 영역 나눔하는 전환선(실선)을 가지는 미리 정해진 관계(EV/HV 영역맵)에 차속(V) 및 요구 구동 토크를 적용함으로써, 차량 상태가 EV 주행 영역에 있다고 판단했을 경우에는 EV 주행 모드를 성립시키는 한편, 차량 상태가 HV 주행 영역에 있다고 판단했을 경우에는 HV 주행 모드를 성립시킨다. 도 3에 있어서, EV 주행 영역은, 차속(V)이 비교적 낮은 저 차속 영역이면서, 또한, 요구 구동 토크를 MG2 토크(Tm)만으로 조달할 수 있는 요구 구동 토크가 비교적 낮은 저 구동 토크 영역으로 설정되어 있다. 또한, 하이브리드 제어부(94)는, 차량 상태가 EV 주행 영역에 있을 때라고 하여도, 배터리 SOC값이 엔진 시동 역치 미만이 될 경우에는, HV 주행 모드를 성립시킨다. 크루즈 운전 제어, 무인 자동 운전 제어, 및 유인 자동 운전 제어의 각 운전 제어에도, 수동 운전 제어와 마찬가지로, EV 주행 모드와 HV 주행 모드가 선택적으로 성립된다.
하이브리드 제어부(94)는, EV 주행 모드를 성립시켰을 때에는, 엔진(12)의 운전을 정지시킴과 함께, 배터리(52)로부터의 전력을 이용하여 제 2 회전기(MG2)만을 주행용의 동력원으로 하는 EV 주행을 가능하게 한다.
하이브리드 제어부(94)는, HV 주행 모드를 성립시켰을 때에는, 엔진(12)의 동력에 대한 반력을 제 1 회전기(MG1)의 발전에 의해 맡는 것으로 드라이브 기어(24)에 엔진 직달(直達) 토크를 전달함과 함께 제 1 회전기(MG1)의 발전 전력에 의해 제 2 회전기(MG2)를 구동함으로써 구동륜(14)에 토크를 전달하여 주행하는 HV 주행을 가능하게 한다. 상기 HV 주행 모드에서는, 배터리(52)로부터의 전력을 이용하여 제 2 회전기(MG2)가 발생하는 구동 토크를 더욱 부가하여 주행하는 것도 가능하다. 상술한 바와 같이, 제 2 회전기(MG2)는, 상술한 EV 주행 모드 시의 양태에도 나타나 있는 바와 같이, 배터리(52)로부터 공급되는 전력에 의해 구동 토크를 발생하는 회전기이다.
하이브리드 제어부(94)(특히 엔진 제어부(95))는, 엔진(12)의 운전 정지 시에, 차량 상태가 EV 주행 영역으로부터 HV 주행 영역으로 변이(變移)됐을 경우에는, 또는, 배터리 SOC값이 엔진 시동 역치보다도 저하됐을 경우에는, HV 주행 모드를 성립시켜서 엔진(12)을 시동한다. 엔진 제어부(95)는, 제 1 회전기(MG1)에 의해 엔진 회전 속도(Ne)를 끌어 올려서 점화함으로써 엔진(12)을 시동한다. 즉, 엔진 제어부(95)는, 제 1 회전기(MG1)의 역행에 의해 엔진(12)을 크랭킹(cranking)함으로써 엔진(12)을 시동한다. 하이브리드 제어부(94)는, 배터리 SOC값이 엔진 시동 역치보다도 저하된 것으로 엔진(12)을 시동했을 경우, 엔진 시동 완료 후, 엔진(12)의 동력에 의해 제 1 회전기(MG1)로 발전을 행하고, 제 1 회전기(MG1)의 발전 전력을 배터리(52)에 축전한다. 상술한 바와 같이, 배터리(52)는, 엔진(12)의 동력에 의해 충전된다. 제 1 회전기(MG1)는, 배터리(52)에 충전되는 전력을 엔진(12)의 동력에 의해 발전함과 함께, 엔진(12)의 시동 시에는 배터리(52)로부터 공급되는 전력에 의해 엔진(12)을 회전 구동하는 회전기이다.
하이브리드 제어부(94)는, 제 1 회전기(MG1)에 의한 엔진 시동 시에는, 제 1 회전기(MG1)의 크랭킹 토크에 대한 반력 토크에 의한 구동 토크의 저조를 억제하기 위해서, 제 2 회전기(MG2)에 반력 캔슬 토크를 출력시킨다. 그 때문에, EV 주행 모드 시에는, 엔진 시동에 대비하여, 제 1 회전기(MG1)의 크랭킹 토크와 제 2 회전기(MG2)의 반력 캔슬 토크를 발생시키는만큼의 배터리(52)의 출력 전력을 유지해 둘 필요가 있다. 엔진 시동 시에 엔진 시동에 필요한 배터리(52)의 출력 전력이 유지되어 있지 않으면, 구동 토크를 발생시키는만큼의 배터리(52)의 출력 전력의 일부가 엔진 시동에 이용되는 것에 의해 엔진 시동에 수반하는 쇼크가 생기고, 드라이버빌리티가 악화될 가능성이 있다. 또는, 엔진 시동 시에 엔진 시동에 필요한 배터리(52)의 출력 전력이 유지되어 있지 않으면, 엔진 시동 과정에서의 엔진 회전 속도(Ne)의 상승이 진척이 없거나 하여(즉 엔진 시동에 요하는 시간이 길어지거나 하여), 드라이버빌리티가 악화될 가능성이 있다. 상술로부터, EV 주행 영역에 있어서의 상한의 구동 토크(환언하면, EV 주행 모드 시에 구동 토크로서 발생되는 것이 허가되는 MG2 토크(Tm)의 상한값)는, 엔진 시동에 필요한 배터리(52)의 출력 전력을 고려하여(즉 엔진 시동 시에 드라이버빌리티가 악화되지 않도록) 미리 정해져 있다. 한편, 상술한 바와 같이, 방전 가능 전력(Wout)은, 예를 들면, 배터리 SOC값이 낮은 영역에서는 배터리 SOC값이 낮으면 낮을수록 낮아진다. 방전 가능 전력(Wout)이 낮아지면 엔진 시동에 필요한 배터리(52)의 출력 전력이 유지되기 어려워지므로, 배터리(52)를 충전하여 배터리 SOC값을 높게 할 필요가 있다. 상술로부터, 엔진 시동 역치는, 엔진 시동 시에 드라이버빌리티가 악화되지 않도록 엔진 시동에 필요한 배터리(52)의 출력 전력이 유지되기 위한 배터리 SOC값의 하한값으로 하여 미리 정해져 있다. 환언하면, 엔진 시동 역치는, 엔진(12)을 강제적으로 시동하여 배터리(52)를 충전할 필요가 있는 배터리 SOC값인 것을 판단하기 위한 미리 정해진 역치이다.
하이브리드 제어부(94)(특히 회전기 제어부(96))는, 회전기의 구동 제어로서, 펄스 폭 변조(PWM:pulse width modulation) 제어(특히 정현파 PWM 제어)에 의한 구동 제어와, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어를 선택적으로 실행하는 것이 가능하다.
도 4는, MG2 회전 속도(Nm)와 MG2 토크(Tm)로 나타내는 제 2 회전기(MG2)의 특성을 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 제 2 회전기(MG2)의 각 구동 제어를 행하는 영역이 나타나 있다. 도 4에 있어서, 회전기 제어부(96)는, 제 2 회전기(MG2)가 비교적 저출력(파워) 영역에 있을 때에는, 비교적 제어 정밀도가 높은 제어를 할 수 있는 PWM 제어에 의한 구동 제어를 행한다. 한편, 회전기 제어부(96)는, 제 2 회전기(MG2)가 비교적 고출력(파워) 영역에 있을 때에는, 상기 PWM 제어보다도 스위칭 횟수를 적게 한 비교적 제어 정밀도가 낮은 제어로 되는 직사각형파 제어에 의한 구동 제어를 행한다. 즉, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 제 2 회전기(MG2)가 비교적 저 파워로 되는 영역은, PWM 제어에 의한 구동 제어를 행하는 PWM 영역으로 설정되어 있다(도 4 중의 「PWM」의 영역 참조). 한편 제 2 회전기(MG2)가 비교적 고 파워로 되는 영역은, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어를 행하는 직사각형파 영역으로 설정되어 있다(도 4 중의 「직사각형파」의 영역 참조). 도 4 중의 「OM」으로 나타내는 영역은, 과변조 PWM 제어에 의한 구동 제어가 이루어진 영역이다. 또한, 제 1 회전기(MG1)에 대해서도 제 2 회전기(MG2)와 마찬가지로 제어하여도 된다.
회전기 제어부(96)는, 차량(10)에 생기는 진동을, 회전기에 의한 제진 제어로 억제한다. 차량(10)에 생기는 진동은, 예를 들면, 엔진(12)의 시동 과정에서 생기는 진동, 엔진(12)의 정지 과정에서 생기는 진동, 동력 전달계에 있어서의 가속 시의 비틀림에 수반하는 진동, 파상(波狀) 주행에 수반하는 진동이다. 회전기 제어부(96)는, 예를 들면, 차량(10)의 진동을 검출했을 경우에는, 차량(10)의 진동을 없애도록 상기 진동과는 역 위상의 토크 변동을 제 2 회전기(MG2)에 의해 발생시킴으로써 상기 회전기에 의한 제진 제어를 실행한다. 제 1 회전기(MG1)에 대해서도 마찬가지로 제어하여도 된다.
단, 회전기에 의한 제진 제어는, 비교적 높은 가속 응답성이 요구되기 때문에, 회전기를 고정밀도로 제어할 수 있을 경우에만 실행된다. 즉, 회전기 제어부(96)는, PWM 제어에 의한 구동 제어 시에만 회전기에 의한 제진 제어를 실행한다.
입력 전압 설정부(98)는, 차량(10)의 운전 상태에 따라 시스템 전압(Vsys)을 설정한다. 차량(10)의 운전 상태는, 예를 들면, 회전기(MG1, MG2)의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태이다. 입력 전압 설정부(98)는, 회전기(MG1, MG2)의 출력 토크와 회전 속도에 따라 시스템 전압(Vsys)을 설정한다. 회전기(MG1, MG2)의 출력 토크로서는, 예를 들면, 요구 구동 토크를 실현할 때의, MG1 토크(Tg) 및 MG2 토크(Tm) 중 큰 쪽의 출력 토크이다. 회전기(MG1, MG2)의 회전 속도로서는, MG1 토크(Tg) 및 MG2 토크(Tm) 중 큰 쪽의 출력 토크에 대응하는 회전기의 회전 속도이다. 관점을 바꾸면, 회전기(MG1, MG2)의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태는, 회전기(MG1, MG2)의 출력 파워로 나타내는 운전 상태이다. 상기 회전기(MG1, MG2)의 출력 파워로서는, 요구 구동 토크를 실현할 때의, 제 1 회전기(MG1)의 출력 파워 및 제 2 회전기(MG2)의 출력 파워 중 큰 쪽의 출력 파워이다. 또는, 차량(10)의 운전 상태는, 차속(V)과 차량(10)에 대한 요구 구동 토크로 나타내는 운전 상태(차량 상태)여도 된다. 입력 전압 설정부(98)는, 예를 들면, 회전기(MG1, MG2)의 출력 토크(또는 출력 파워)가 크면 클수록, 또는, 요구 구동 토크(또는, 차속(V)과 요구 구동 토크로 나타내는 차량(10)에 대한 부하)가 크면 클수록, 시스템 전압(Vsys)을 높게 설정한다.
PWM 제어에 의한 구동 제어는, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어와 비교하여, 회전기의 제어성은 좋지만, 변조율(시스템 전압(Vsys)에 대한 회전기의 인가 전압의 기본파 성분(실효값)의 비)은 낮다. 그 때문에, 시스템 전압(Vsys)이 비교적 높을 경우에는, PWM 영역(도 4 중의 「PWM」의 영역 참조)은 회전기의 고 파워 영역측으로 확대되는 한편, 시스템 전압(Vsys)이 비교적 낮을 경우, 직사각형파 영역(도 4 중의 「직사각형파」의 영역 참조)은 회전기의 저 파워 영역측으로 비켜져서 PWM 영역은 축소된다. 따라서, 회전기 제어부(96)는, 시스템 전압(Vsys)이 높으면 높을수록, PWM 제어에서의 회전기의 운전 영역을 확대한다.
여기서, 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정하면, 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실(스위칭 손실도 같은 의미)이 작아져, 연비의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 시스템 전압(Vsys)이 낮을 경우에는, 높을 경우와 비교하여, 구동 토크를 증대하는 상황에서는 가속 응답 지연이 생기기 쉽다. 또는, 시스템 전압(Vsys)이 낮기 때문에 PWM 제어에 의한 회전기의 구동 제어를 행할 수 없을 경우에는, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없어, 쇼크가 생기기 쉽다. 한편, 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시에는, 운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여, 차량(10)의 주행 상태가 급격하게 변화되는 상황이 한정되어 있기 때문에, 시스템 전압(Vsys)을 저하시킴으로써 가속 응답 지연이 발생하였다고 하여도 가속 응답 지연의 발생 빈도는 낮으며, 또한, 운전자에게 가속 응답 지연으로서 인식되기 어렵다고 생각된다. 제 1 실시형태에서는, 차량(10)의 운전 제어의 차이에 관계없이 시스템 전압(Vsys)을 차량(10)의 운전 상태에 따라 일률적으로 설정한다고 하는 양태를 채용하는 것이 아닌, 차량(10)의 운전 제어의 차이를 고려하여 시스템 전압(Vsys)을 설정함으로써 연비를 향상시킨다.
전자 제어 유닛(90)은, 상술한 차량(10)의 운전 제어의 차이를 고려하여 시스템 전압(Vsys)을 설정하는 것을 실현하기 위해서, 주행 상태 판정 수단 즉 주행 상태 판정부(99)를 추가로 구비하고 있다.
주행 상태 판정부(99)는, 자동 운전 제어의 실행중인지의 여부를 판정한다. 주행 상태 판정부(99)는, 자동 운전 제어의 실행중이라고 판정한 경우에는, 무인 주행중인지의 여부를 판정한다. 주행 상태 판정부(99)는, 자동 운전 제어의 실행중이 아니라고 판정한 경우에는, 크루즈 주행중인지의 여부를 판정한다.
입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이라고 판정되면서, 또한, 무인 주행중이라고 판정된 경우에는, (즉 무인 자동 운전 제어 시에는,) 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이라고 판정되면서, 또한, 무인 주행중이 아니라고 판정된 경우에는,(즉 유인 자동 운전 제어 시에는,) 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이 아니라고 판정되면서, 또한, 크루즈 주행중이라고 판정된 경우에는, (즉 크루즈 운전 제어 시에는,) 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이 아니라고 판정되면서, 또한, 크루즈 주행중이 아니라고 판정된 경우에는, (즉 통상 주행에 의한 수동 운전 제어 시에는,) 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)을 설정한다.
제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어)에서는, 제 1 운전 제어(수동 운전 제어)와 비교하여, 시스템 전압(Vsys)을 저하시킴으로써 가속 응답 지연이 발생하였다고 하여도 가속 응답 지연의 발생 빈도는 낮으며, 또한, 운전자에게 가속 응답 지연으로서 인식되기 어렵다고 생각된다. 관점을 바꾸면, 제 1 운전 제어에서는, 제 2 운전 제어와 비교하여, 가속 응답성을 얻기 쉽게 하는 것이 바람직하다. 혹은, 제 2 운전 제어 시에는, 주행 계획에 의거하여, 고부하 운전이 발생하지 않는 것이나 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하지 않는 것을 예측할 수 있다고 생각된다. 관점을 바꾸면, 제 2 운전 제어 시에는, 주행 계획에 의거하여, 고부하 운전이 발생하는 것이나 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하는 것을 예측하여, 고부하 운전이나 엔진(12)의 시동 또는 정지의 발생이 예측됐을 경우에는, 고부하 운전이나 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하기 전에 시스템 전압(Vsys)을 높게 하면 된다고 생각된다. 상술로부터, 상기 제 2 운전 제어 시에서는, 제 1 운전 제어 시와 비교하여, 드라이버빌리티의 향상보다도 연비를 향상하는 것을 우선하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시), 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시), 및 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)의 각각을, 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)보다도 낮은 값으로 설정한다. 각 시스템 전압(Vsys)의 비교로는, 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 값이 비교된다. 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때란, 예를 들면, 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태(넓은 범위로는 회전기의 파워)가 동일할 때이다. 상술한 바와 같이, 입력 전압 설정부(98)는, 제 2 운전 제어 시에는, 제 1 운전 제어 시와 비교하여, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다.
입력 전압 설정부(98)는, 제 2 운전 제어 시에 제 1 운전 제어 시와 비교하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정하고 있을 시에, 운전 제어부(91)에 의해 주행 계획에 의거하여 고부하 운전이 발생하는 것, 또는, 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하는 것이 예측된 경우에는, 제 1 운전 제어 시와 동일한 정도로 시스템 전압(Vsys)을 높게 설정한다. 상술에 의해, 가속 응답 지연을 억제하거나, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크의 발생을 억제할 수 있다.
자동 운전 제어에서는, 같은 제 2 운전 제어인 크루즈 운전 제어와 비교하여, 운전자에게 가속 응답 지연으로서 보다 인식되기 어렵다고 생각되며, 혹은, 고부하 운전이 발생하지 않는 것이나 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하지 않는 것이 보다 예측될 수 있다고 생각된다. 상술로부터, 상기 자동 운전 제어 시에서는, 크루즈 운전 제어 시와 비교하여, 연비를 향상하는 것을 보다 우선하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시) 및 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)의 각각을, 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)보다도 낮은 값으로 설정한다.
무인 주행으로 되는 무인 자동 운전 제어에서의 주행에서는, 같은 자동 운전 제어에서의 주행인, 유인 주행으로 되는 유인 자동 운전 제어에서의 주행과 비교하여, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크가 인식되지 않으며, 또한, 가속 응답 지연이 인식되지 않는다고 생각된다. 혹은, 무인 주행에서는, 유인 주행과 비교하여, 쇼크나 가속 응답 지연을 고려할 필요가 없기 때문에, 주행 계획이나 구동력 조정의 자유도가 높다고 생각된다. 상술로부터, 상기 무인 주행에서는, 유인 주행과 비교하여, 연비를 향상하는 것을 보다 우선하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)을, 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)보다도 낮은 값으로 설정한다. 상술한 바와 같이, 입력 전압 설정부(98)는, 무인 자동 운전 제어 시에는, 유인 자동 운전 제어 시와 비교하여, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다. 상술한 바와 같이, 자동 운전 제어 시는, 크루즈 운전 제어 시와 비교하여 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정된다. 따라서, 입력 전압 설정부(98)는, 무인 제 2 운전 제어(무인 자동 운전 제어) 시에는, 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시와 비교하여, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)을 낮게 설정한다.
차량(10)의 운전 제어마다의, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)의 상대 관계는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)<시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)<시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)<시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)로 된다. 시스템 전압(Vsys)이 낮으면 낮을수록 연비 우선이 되고, 시스템 전압(Vsys)이 높으면 높을수록 드라이버빌리티(예를 들면, 쇼크 억제, 가속 응답성 향상) 우선이 된다.
도 5는, 전자 제어 유닛(90)의 제어 작동의 주요부 즉 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서 연비를 향상시키기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이며, 반복 실행된다.
도 5에 있어서, 우선, 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 스텝(이하, 스텝을 생략한다) S10에 있어서, 자동 운전 제어의 실행중인가 아닌가가 판정된다. S10의 판단이 긍정되는 경우에는 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 S20에 있어서, 무인 주행중인가 아닌가가 판정된다. S20의 판단이 긍정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 S30에 있어서, 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)이 설정된다. 무인 자동 운전 제어 시는, 유인 자동 운전 제어 시와 비교하여, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크가 인식되지 않으며, 또한, 가속 응답 지연이 인식되지 않으므로, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)이 낮은 값으로 설정되어서 연비 향상이 도모된다. 상기 S20의 판단이 부정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 S40에 있어서, 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)이 설정된다. 자동 운전 제어 시는, 같은 제 2 운전 제어인 크루즈 운전 제어와 비교하여, 가속 응답 지연이 운전자에 의해 인식되기 어려우므로, 혹은, 고부하 운전이 발생하지 않는 것이나 엔진(12)의 시동 또는 정지가 발생하지 않는 것이 보다 예측할 수 있으므로, 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)이 낮은 값으로 설정되어서 연비 향상이 도모된다. 한편, 상기 S10의 판단이 부정되는 경우에는 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 S50에 있어서, 크루즈 주행중인가 아닌가가 판정된다. S50의 판단이 긍정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 S60에 있어서, 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)이 설정된다. 크루즈 운전 제어 시는, 수동 운전 제어 시와 비교하여, 가속 응답 지연이 운전자에게 인식되기 어려우므로, 혹은, 고부하 운전의 발생이나 엔진(12)의 시동 또는 정지의 발생이 어느 정도 예측할 수 있으므로, 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)이 낮은 값으로 설정되어서 연비 향상이 도모된다. 상기 S50의 판단이 부정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 S70에 있어서, 시스템 전압(Vsys)으로서 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)이 설정된다. 통상 주행에 의한 수동 운전 제어 시는, 운전자의 여러가지 조작에 대하여, 쇼크 억제나 가속 응답성을 얻도록 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)이 높은 값으로 설정되어서 드라이버빌리티의 향상이 도모된다.
상술한 바와 같이, 제 1 실시형태에 의하면, 제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시에는 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정되므로, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)이 제 2 운전 제어 시와 제 1 운전 제어 시에서 같은 값으로 설정될 경우와 비교하여, 제 2 운전 제어 시의 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실이 작아진다. 제 2 운전 제어 시에는, 제 1 운전 제어 시와 비교하여, 드라이버빌리티의 향상보다도 연비의 향상이 우선되어, 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정된다. 따라서, 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량(10)에 있어서, 차량 효율을 향상시키는 것(즉 연비를 향상시키는 것)이 가능하다.
제 1 실시형태에 의하면, 제 2 운전 제어 시에, 지도 정보 및 도로 정보 중 적어도 1개의 정보에 의거하여 목표 주행 상태를 자동적으로 설정하고, 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 조타를 자동적으로 행함으로써 주행하는 자동 운전 제어를 실행하는 차량(10)에 있어서, 연비를 향상시킬 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 차량(10)의 운전 상태에 따라 시스템 전압(Vsys)이 설정되므로, 연비를 향상시킬 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 시스템 전압(Vsys)이 높으면 높을수록, PWM 제어에서의 회전기의 운전 영역이 확대되므로, 제 1 운전 제어 시와 제 2 운전 제어 시에서 시스템 전압(Vsys)이 변경되었다고 하여도, 시스템 전압(Vsys)에 맞춰서 회전기의 구동 제어가 적절하게 행해진다.
제 1 실시형태에 의하면, PWM 제어에 의한 구동 제어 시에만 회전기에 의한 제진 제어가 행해지므로, PWM 제어에 의한 구동 제어 시에는, 차량(10)의 진동을 통상보다 저감할 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 무인 제 2 운전 제어(무인 자동 운전 제어) 시에는, 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시와 비교하여, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정되므로, 무인 제 2 운전 제어 시의 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실이 유인 제 2 운전 제어 시와 비교하여 작아진다. 가속 응답 지연이 인식되지 않는 무인 제 2 운전 제어 시에는, 유인 제 2 운전 제어 시와 비교하여, 연비의 향상이 더욱 우선되어, 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정됨으로써, 더욱 연비를 향상시킬 수 있다.
제 1 실시형태에 의하면, 제 2 운전 제어 시에는 제 1 운전 제어 시와 비교하여 제 1 회전기(MG1) 및 제 2 회전기(MG2)의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정됨으로써, 제 2 운전 제어 시의 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실이 작아진다.
본 발명의 다른 실시형태를 설명한다. 이하의 설명에 있어서 실시형태 상호에 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
상술의 제 1 실시형태에서는, 차량(10)의 운전 제어마다의 시스템 전압(Vsys)을 설정하였지만, 시스템 전압(Vsys)이 아닌 시스템 전압(Vsys)의 상한값을 운전 제어마다 설정해도 된다. 예를 들면, 입력 전압 설정부(98)는, 제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시에는, 시스템 전압(Vsys)의 상한값을 설정함으로써, 제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시의 시스템 전압(Vsys)의 설정을 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시의 시스템 전압(Vsys)의 설정보다 낮게 한다. 회전기 제어부(96)는, 제 2 운전 제어 시에는, 시스템 전압(Vsys)의 상한값에 따라 제한된 회전기의 출력 토크의 범위에서 구동 토크를 발생시킨다.
시스템 전압(Vsys)의 상한값을 운전 제어마다 설정함으로써, 제 2 운전 제어 시의 시스템 전압(Vsys)이 제 1 운전 제어 시의 시스템 전압(Vsys)의 설정보다 낮게 억제되면, 변조율(전압 이용율)이 높은 구동 제어(예를 들면, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어)로 회전기가 구동되기 쉬워지므로, 이 점에서도 연비 개선 효과를 얻을 수 있다.
상술한 바와 같이, 제 2 실시형태에 의하면, 제 2 운전 제어 시에는 시스템 전압(Vsys)의 상한값이 설정됨으로써 제 1 운전 제어 시와 비교하여 시스템 전압(Vsys)이 낮게 설정되므로, 제 2 운전 제어 시에는 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실이 작아지는 시스템 전압(Vsys)의 영역이 사용된다.
제 2 실시형태에 의하면, 제 2 운전 제어 시에는 시스템 전압(Vsys)의 상한값에 따라 제한된 회전기의 출력 토크의 범위에서 구동 토크가 발생되므로, 제 2 운전 제어 시에는 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실이 작아지는 시스템 전압(Vsys)의 영역이 적절하게 이용된다.
이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다.
제 3 실시형태에서는, 상술의 제 1 실시형태와는 다른, 차량(10)의 운전 제어마다의 시스템 전압(Vsys)의 상대 관계를 예시한다.
무인 자동 운전 제어 시에는, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크가 인식되지 않는다고 생각된다. 상술로부터, 무인 주행에서는, 연비를 향상하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)을, 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시), 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시), 및 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)의 어느 값보다도 낮은 값으로 설정한다.
유인 자동 운전 제어에서는, 같은 유인 주행인 크루즈 운전 제어나 수동 운전 제어와 비교하여, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크가 인식되기 쉽다고 생각된다. 상술로부터, 상기 유인 자동 운전 제어에서는, 쇼크를 억제하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)을, 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시) 및 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)의 어느 값보다도 높은 값으로 설정한다.
크루즈 운전 제어에서는, 수동 운전 제어와 비교하여, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크가 인식되기 쉽다고 생각된다. 상술로부터, 상기 크루즈 운전 제어에서는, 쇼크를 억제하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)을, 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)의 값보다도 높은 값으로 설정한다.
차량(10)의 운전 제어마다의, 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의 시스템 전압(Vsys)의 상대 관계는, 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시)<시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)<시스템 전압(Vsys3)(크루즈 시)<시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)로 된다. 시스템 전압(Vsys)이 낮으면 낮을수록 연비 우선이 되고, 시스템 전압(Vsys)이 높으면 높을수록 드라이버빌리티(특히 쇼크 억제) 우선이 된다.
이하, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다.
엔진 시동 시에 전력 부족이 되면, 회전기에 의한 제진 제어를 행할 수 없는 것에 의한 쇼크(엔진 시동 쇼크라고도 한다)가 발생할 가능성이 있다. 상술에 대하여, 제 4 실시형태에서는, 엔진 시동 요구가 있었을 경우에는, 조속히, 시스템 전압(Vsys)을 일시적으로(즉 소정기간만) 승압한다. 즉, 입력 전압 설정부(98)는, 엔진(12)의 시동 시에는, 시스템 전압(Vsys)을 일시적으로 높게 설정한다. 높게 하기 전의 시스템 전압(Vsys)은, 차량(10)의 운전 제어마다 설정된 시스템 전압(Vsys)이다.
도 6은, 수동 운전 제어 시에 있어서 실행되는 엔진(12)의 시동 제어의 실시 양태를 설명하기 위한 타임 차트의 일례를 나타낸다. 도 6에 있어서, t1 시점은, 엔진(12)의 운전 정지 시에, 엔진(12)의 시동 요구가 이루어진 시점을 나타내고 있다. t2 시점은, 엔진(12)의 시동 요구에 수반하여 엔진(12)의 시동 제어가 개시된 시점을 나타내고 있다. 또한, 엔진(12)의 시동 요구에 수반하여 조속히 시스템 전압(Vsys)(여기서는 시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시))을 일시적으로 높게 하는 승압 제어가 개시된다(A부 참조). 상술에 의해, 엔진(12)의 시동 제어 중에 파워 부족이 되는 것이 회피 또는 억제되며, 회전기에 의한 제진 제어가 적절하게 실행되어서 엔진 시동 쇼크가 회피 또는 억제된다(B부 참조). 그리고, 제 1 회전기(MG1)에 의한 크랭킹에 의해 엔진 회전 속도(Ne)를 상승시켜서 엔진(12)이 시동된다(t2 시점-t3 시점 참조). 엔진(12)의 시동 제어가 완료되고(t3 시점 참조), 엔진(12)의 운전이 안정된 소정 시간 경과 후(t4 시점 참조), 상기 승압 제어가 종료된다(C부 참조).
여기서, 엔진(12)의 시동 시에 시스템 전압(Vsys)을 일시적으로 높게 설정하고 있을 때의 시간인 승압 시간(TMup)을 짧게 설정하면, 인버터(50)나 승압 컨버터(51)에 있어서의 전력 손실의 증대가 억제되어서, 연비의 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 승압 시간(TMup)이 짧을 경우에는, 길 경우와 비교하여, 엔진 시동 쇼크가 생기기 쉽다. 한편, 차량(10)의 운전 제어의 차이에 의해 운전자의 쇼크 감도는 다르다고 생각된다. 제 4 실시형태에서는, 차량(10)의 운전 제어의 차이에 관계없이 승압 시간(TMup)을 일률적으로 설정한다고 하는 양태를 채용하는 것이 아니며, 차량(10)의 운전 제어의 차이를 고려하여 승압 시간(TMup)을 설정함으로써 연비를 향상시킨다.
입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이라고 판정되면서, 또한, 무인 주행중이라고 판정된 경우에는, (즉 무인 자동 운전 제어 시에는,) 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이라고 판정되면서, 또한, 무인 주행중이 아니라고 판정된 경우에는,(즉 유인 자동 운전 제어 시에는,) 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup2)(유인 자동 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이 아니라고 판정되면서, 또한, 크루즈 주행중이라고 판정된 경우에는,(즉 크루즈 운전 제어 시에는,) 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup3)(크루즈 시)을 설정한다. 입력 전압 설정부(98)는, 주행 상태 판정부(99)에 의해, 자동 운전 제어의 실행중이 아니라고 판정되면서, 또한, 크루즈 주행중이 아니라고 판정된 경우에는,(즉 통상 주행에 의한 수동 운전 제어 시에는,) 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)을 설정한다.
유인 자동 운전 제어에서는, 무인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어, 및 수동 운전 제어의 각각과 비교하여, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 인식되기 쉽다고 생각된다. 상술로부터, 상기 유인 자동 운전 제어에서는, 엔진 시동 쇼크를 억제하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 승압 시간(TMup2)(유인 자동 시)을, 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시), 승압 시간(TMup3)(크루즈 시), 및 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)의 어느 값보다도 긴 값으로 설정한다.
크루즈 운전 제어에서는, 무인 자동 운전 제어 및 수동 운전 제어의 각각과 비교하여, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 인식되기 쉽다고 생각된다. 상술로부터, 상기 크루즈 운전 제어에서는, 엔진 시동 쇼크를 억제하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 승압 시간(TMup3)(크루즈 시)을, 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시) 및 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)의 어느 값보다도 긴 값으로 설정한다. 이상과 같이, 입력 전압 설정부(98)는, 제 2 운전 제어(특히 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어)) 시에는, 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여 승압 시간(TMup)을 길게 한다.
수동 운전 제어에서는, 무인 자동 운전 제어와 비교하여, 운전자의 쇼크 감도가 높아, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 인식되기 쉽다고 생각된다. 상술로부터, 상기 수동 운전 제어에서는, 엔진 시동 쇼크를 억제하는 것을 우선한다. 입력 전압 설정부(98)는, 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)을, 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)보다도 긴 값으로 설정한다. 상술한 바와 같이, 입력 전압 설정부(98)는, 수동 운전 제어 시에는, 무인 자동 운전 제어 시와 비교하여 승압 시간(TMup)을 길게 한다. 즉, 입력 전압 설정부(98)는, 무인 제 2 운전 제어(무인 자동 운전 제어) 시에는, 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여 승압 시간(TMup)을 짧게 한다.
차량(10)의 운전 제어마다의 승압 시간(TMup)의 상대관계는, 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)<승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)<승압 시간(TMup3)(크루즈 시)<승압 시간(TMup2)(유인 자동 시)로 된다. 승압 시간(TMup)이 짧으면 짧을수록 연비 우선이 되고, 승압 시간(TMup)이 길면 길수록 드라이버빌리티(특히 엔진 시동 쇼크 억제) 우선이 된다.
도 7은, 전자 제어 유닛(90)의 제어 작동의 주요부 즉 제 1 운전 제어와 제 2 운전 제어를 선택적으로 행하는 것이 가능한 차량에 있어서 연비를 향상시키기 위한 제어 작동을 설명하는 플로우 차트이며, 반복 실행된다. 도 8, 도 9은, 각각, 도 7의 플로우 차트에 나타내는 제어 작동을 실행했을 경우의 타임 차트의 일례이며, 무인 자동 운전 제어 시에 있어서 실행되는 엔진(12)의 시동 제어의 실시 양태를 나타내는 도이다.
도 7에 있어서, 우선, 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 S10에 있어서, 자동 운전 제어의 실행중인가 아닌가가 판정된다. S10의 판단이 긍정되는 경우에는 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 S20에 있어서, 무인 주행중인가 아닌가가 판정된다. S20의 판단이 긍정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 SB30에 있어서, 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)이 설정된다. 무인 자동 운전 제어 시는, 수동 운전 제어 시와 비교하여, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 인식되지 않으므로, 엔진 시동 시의 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)이 짧은 값으로 설정되어서 연비 향상이 도모된다. 상기 S20의 판단이 부정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 SB40에 있어서, 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup2)(유인 자동 시)이 설정된다. 유인 자동 운전 제어 시는, 수동 운전 제어 시 및 크루즈 운전 제어 시와 비교하여, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 두드러지기 쉬우므로, 승압 시간(TMup2)(유인 자동 시)이 긴 값으로 설정되어서 드라이버빌리티의 향상이 도모된다. 한편, 상기 S10의 판단이 부정되는 경우에는 주행 상태 판정부(99)의 기능에 대응하는 S50에 있어서, 크루즈 주행중인가 아닌가가 판정된다. S50의 판단이 긍정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 SB60에 있어서, 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup3)(크루즈 시)이 설정된다. 크루즈 운전 제어 시는, 수동 운전 제어 시와 비교하여, 엔진 시동 쇼크가 생기는 것에 의한 드라이버빌리티의 악화가 두드러지기 쉬우므로, 승압 시간(TMup3)(크루즈 시)이 긴 값으로 설정되어서 드라이버빌리티의 향상이 도모된다. 상기 S50의 판단이 부정되는 경우에는 입력 전압 설정부(98)의 기능에 대응하는 SB70에 있어서, 승압 시간(TMup)으로서 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)이 설정된다. 수동 운전 제어 시는, 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)으로서, 연비 향상을 고려하면서, 엔진 시동 시에 드라이버빌리티가 악화되지 않도록 미리 정해진 승압 시간(TMup)이 설정된다.
도 8에 있어서, 무인 자동 운전 제어 시에는, 연비가 향상되도록, 엔진 시동 시의 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)이 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)(파선의 비교예 참조)보다도 짧은 값으로 설정되어 있다. 엔진(12)의 운전 정지 시에, 엔진(12)의 시동 요구가 이루어져(t1 시점 참조), 엔진(12)의 시동 제어가 개시된다(t2 시점 참조). 이 때, 엔진(12)의 시동 제어중에 파워 부족이 되는 것이 회피 또는 억제되도록, 엔진(12)의 시동 요구에 수반하여 조속히 시스템 전압(Vsys)(여기서는 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시))을 일시적으로 높게 하는 승압 제어가 개시된다(A부 참조). 그리고, 제 1 회전기(MG1)에 의한 크랭킹에 의해 엔진 회전 속도(Ne)를 상승시켜서 엔진(12)이 시동되어(t2 시점-t3 시점 참조), 엔진(12)의 시동 제어가 완료된다(t3 시점 참조). 실선으로 나타내는 제 4 실시형태에서는, 엔진(12)의 시동 제어의 완료 후, 엔진(12)의 운전이 안정되기 전에도, 쇼크 악화가 허용되어서(B부 참조), 연비 향상을 위해 상기 승압 제어가 조기에 종료된다(C부 참조). 파선은, 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)과 동등한 시간만큼 상기 승압 제어를 실행했을 경우의 비교예이며, 상기 비교예에서는, 회전기에 의한 제진 제어가 적절하게 실행되어서 엔진 시동 쇼크가 회피 또는 억제된다. 제 4 실시형태는, 무인 자동 운전 제어 시이므로, 드라이버빌리티 향상보다도 연비 향상이 우선된다.
도 9에 있어서, 무인 자동 운전 제어 시에는, 연비가 향상되도록, 엔진 시동 시의 승압 시간(TMup1)(무인 주행 시)이 제로로 설정되어서, 승압 제어가 실행되지 않는다. 엔진(12)의 운전 정지 시에, 엔진(12)의 시동 요구가 이루어져(t1 시점 참조), 엔진(12)의 시동 제어가 개시된다(t2 시점 참조). 이 때, 엔진(12)의 시동 제어중의 쇼크 악화가 허용되어서(A부 참조), 연비 향상을 위한, 시스템 전압(Vsys)(여기서는 시스템 전압(Vsys1)(무인 주행 시))을 일시적으로 높게 하는 승압 제어가 실행되지 않는다(B부 참조). 파선은, 승압 시간(TMup4)(통상 주행 시)과 동등한 시간만큼 상기 승압 제어를 실행했을 경우의 비교예이며, 상기 비교예에서는, 회전기에 의한 제진 제어가 적절하게 실행되어서 엔진 시동 쇼크가 회피 또는 억제된다. 제 4 실시형태는, 무인 자동 운전 제어 시이므로, 드라이버빌리티 향상보다도 연비 향상이 우선된다.
상술한 바와 같이, 제 4 실시형태에 의하면, 엔진(12)의 시동 시에 시스템 전압(Vsys)이 일시적으로 높게 설정되는 것이며, 제 2 운전 제어(특히 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어)) 시에 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여 엔진(12)의 시동 시에 승압 시간(TMup)이 길게 되므로, 연비의 향상보다도 드라이버빌리티의 향상(예를 들면, 엔진 시동 쇼크의 억제)이 우선된다.
제 4 실시형태에 의하면, 유인 제 2 운전 제어(유인 자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시의 승압 시간(TMup)이 수동 운전 제어 시의 승압 시간(TMup)보다 길게 되므로, 수동 운전 제어 시와 비교하여 엔진 시동 쇼크가 인식되기 쉬운 유인 제 2 운전 제어 시에는, 연비의 향상보다도 드라이버빌리티의 향상이 우선된다. 한편, 무인 제 2 운전 제어(무인 자동 운전 제어) 시의 승압 시간(TMup)이 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시의 승압 시간(TMup)보다 짧게 되므로, 엔진 시동 쇼크가 인식되지 않는 무인 제 2 운전 제어 시에는, 연비를 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제 5 실시형태에 대하여 설명한다.
제 5 실시형태에서는, 상술의 제 1 실시형태에서 나타낸 전기식 무단 변속기로서 기능하는 변속부(22)를 구비하는 차량(10)과는 다른, 도 10에 나타나 있는 바와 같이 차량(100)을 예시한다.
도 10에 있어서, 차량(100)은, 구동 토크를 발생하는 것이 가능한 엔진(102) 및 회전기(MG)와, 동력 전달 장치(104)를 구비한 하이브리드 차량이다. 동력 전달 장치(104)는, 차체에 부착되는 비회전부재로서의 케이스(106) 내에 있어서, 엔진(102)측으로부터 순서대로, 클러치(K0), 토크 컨버터(108), 및 자동 변속기(110) 등을 구비하고 있다. 또한, 동력 전달 장치(104)는, 차동 톱니바퀴 장치(112), 차 축(114) 등을 구비하고 있다. 토크 컨버터(108)의 펌프 날개차(108a)는, 클러치(K0)를 개재하여 엔진(102)과 연결되어 있는 것과 함께, 직접적으로 회전기(MG)와 연결되어 있다. 토크 컨버터(108)의 터빈 날개차(108b)는, 자동 변속기(110)와 직접적으로 연결되어 있다. 동력 전달 장치(104)에 있어서, 엔진(102)의 동력 또는 회전기(MG)의 동력의 적어도 일방은, 클러치(K0)(엔진(102)의 동력을 전달하는 경우), 토크 컨버터(108), 자동 변속기(110), 차동 톱니바퀴 장치(112), 차 축(114) 등을 순차 개재하여 차량(100)이 구비하는 구동륜(116)으로 전달된다. 또한, 차량(100)은, 회전기(MG)의 출력 토크를 제어하는 인버터(118)와, 인버터(118)를 개재하여 회전기(MG)에 대하여 전력을 수수하는 배터리(120)와, 인버터(118)와 배터리(120)의 사이에 마련된, 인버터 입력 전압(Vinv)을 배터리 전압(Vbat)보다도 높은 전압으로 승압하는 승압 컨버터(122)와, 제어장치(124)를 구비하고 있다.
제어장치(124)는, 클러치(K0)를 해방하여, 엔진(102)의 운전을 정지한 상태에서, 배터리(120)로부터의 전력을 이용하여 회전기(MG)만을 주행용의 동력원으로 하는 EV 주행을 가능하게 한다. 제어장치(124)는, 클러치(K0)를 계합(engaging)을 향하여 제어하면서, 배터리(120)로부터의 전력을 이용하여 회전기(MG)로부터 크랭킹 토크를 출력시킴으로써, 엔진(102)을 시동할 수 있다. 제어장치(124)는, 클러치(K0)를 계합한 상태에서 엔진(102)을 운전시켜서, 엔진(102)을 주행용의 동력원으로 하는 HV 주행을 가능하게 한다. 제어장치(124)는, HV 주행을 가능하게 하는 HV 주행 모드에서는, 배터리(120)로부터의 전력을 이용하여 회전기(MG)가 발생하는 구동 토크를 추가로 부가하여 주행하거나, 또는, 엔진(102)의 동력에 의해 회전기(MG)로 발전을 행하여, 회전기(MG)의 발전 전력을 배터리(120)에 축전하는 것도 가능하다. 상술한 바와 같이, 배터리(120)는, 엔진(102)의 동력에 의해 충전됨과 함께 회전기(MG)에 전력을 공급한다. 회전기(MG)는, 배터리(120)에 충전되는 전력을 엔진(102)의 동력에 의해 발전하는 발전기로서의 기능과, 엔진(102)의 시동 시에는 배터리(120)로부터 공급되는 전력에 의해 엔진(102)을 회전 구동하는 스타터로서의 기능과, 배터리(120)로부터 공급되는 전력에 의해 구동 토크를 발생하는 전동기로서의 기능을 가진다.
제어장치(124)는, 상술의 제 1 실시형태에 있어서의 전자 제어 유닛(90)이 구비하는, 운전 제어부(91)(주행 계획 생성부(92), 주행 제어부(93)), 하이브리드 제어부(94)(엔진 제어부(95), 회전기 제어부(96)), 입력 전압 설정부(98), 및 주행 상태 판정부(99)의 각 기능과 동등한 기능을 가지고 있다. 제어장치(124)는, 전자 제어 유닛(90)과 마찬가지로, 차량(100)의 운전 제어의 차이를 고려하여 시스템 전압(Vsys)이나 승압 시간(TMup)을 설정하는 것이 가능하다.
제 5 실시형태에 의하면, 상술의 제 1~4 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 그 외의 양태에 있어서도 적용된다.
예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 무인 자동 운전 제어와 유인 자동 운전 제어와 크루즈 운전 제어와 수동 운전 제어가 가능한 차량(10,100)을 예시하였지만, 이 양태로 한하지 않는다. 예를 들면, 제 2 운전 제어(자동 운전 제어, 크루즈 운전 제어) 시에는 제 1 운전 제어(수동 운전 제어) 시와 비교하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 한다고 하는 양태를 실현하는 것이라면, 유인 자동 운전 제어와 수동 운전 제어가 가능한 차량이면 된다. 이 경우의 차량의 운전 제어마다의 시스템 전압(Vsys)의 상대 관계는, 시스템 전압(Vsys2)(유인 자동 시)<시스템 전압(Vsys4)(통상 주행 시)로 된다.
상술한 제 1~4 실시형태에서는, 차량(10)의 동력 전달 장치(16)는, 싱글 피니언형의 유성 톱니바퀴 장치인 유성 톱니바퀴 기구(40)를 가지며, 전기식 무단 변속기로서 기능하는 변속부(22)를 구비하고 있었지만, 이 양태로 한하지 않는다. 예를 들면, 동력 전달 장치(16)는, 변속부(22)와 구동륜(14)의 사이의 동력 전달 경로에, 변속부(22)에 대하여 직렬로 마련된 자동 변속기를 구비하고 있어도 된다. 또한, 변속부(22)는, 유성 톱니바퀴 기구(40)의 회전 요소(선 기어(S), 캐리어(CA), 링 기어(R))에 연결된 클러치 또는 브레이크의 제어에 의해 차동 작용이 제한되는 변속 기구여도 된다. 또한, 유성 톱니바퀴 기구(40)는, 더블 피니언형의 유성 톱니바퀴 장치여도 된다. 또한, 유성 톱니바퀴 기구(40)는, 엔진(12)에 의해 회전 구동되는 피니언과, 상기 피니언에 맞물리는 한 쌍의 베벨 기어가 제 1 회전기(MG1) 및 드라이브 기어(24)에 작동적으로 연결된 차동 톱니바퀴 장치여도 된다. 또한, 유성 톱니바퀴 기구(40)는, 2 이상의 유성 톱니바퀴 장치가 상기 유성 톱니바퀴 장치를 구성하는 일부의 회전 요소로 상호에 연결된 구성에 있어서, 상기 유성 톱니바퀴 장치의 회전 요소에 각각 엔진, 회전기, 구동륜이 동력 전달 가능하게 연결되는 기구여도 된다.
상술한 제 5 실시형태에 있어서, 차량(100)은, 클러치(K0)를 구비하지 않고, 토크 컨버터(108)의 입력측에 직접적으로 엔진(102)이나 회전기(MG)가 연결되는 차량이어도 된다. 요는, 엔진과, 구동 토크를 발생하는 것이 가능한 회전기와, 회전기의 출력 토크를 제어하는 인버터와, 인버터와 승압 컨버터를 개재하여 회전기에 전력을 공급하도록 승압 컨버터에 접속된 배터리와, 인버터와 배터리의 사이에 개재하여, 인버터의 입력 전압을 배터리의 출력 전압보다도 높은 전압으로 승압하는 승압 컨버터를 구비한 차량이면, 본 발명을 적용할 수 있다. 차량(100)에서는, 유체식 전동장치로서 토크 컨버터(108)가 이용되고 있지만, 토크 증폭 작용이 없는 유체 이음 등의 다른 유체식 전동장치가 이용되어도 된다. 또한, 토크 컨버터(108)는, 반드시 마련되지 않아도 되고, 혹은, 단순한 클러치로 치환되어도 된다.
상술한 실시형태에서는, 본 발명이 적용되는 차량으로서, 차량(10,100)을 예시하였지만, 이 양태로 한하지 않는다. 예를 들면, 본 발명이 적용되는 차량은, 엔진의 동력에 의해 발전용의 회전기로 발전하고, 발전용의 회전기의 발전 전력을 배터리에 축전하는 것에 더하여, 엔진을 운전 정지시킨 상태에서 배터리의 전력에 의해 구동용의 회전기를 구동함으로써 EV 주행하는 것이 가능한 시리즈 하이브리드 차량이어도 된다. 또는, 본 발명이 적용되는 차량은, 제 2 운전 제어 시에는 제 1 운전 제어 시와 비교하여 시스템 전압(Vsys)을 낮게 한다고 하는 양태를 실현하는 것이라면, 엔진을 구비하지 않는 전동 차량이어도 된다.
상기 서술한 것은 어디까지나 일 실시형태이며, 본 발명은 당업자의 지식에 의거하여 다양한 변경, 개량을 더한 양태로 실시할 수 있다.

Claims (13)

  1. 차량(10,100)의 제어장치에 있어서,
    상기 차량(10,100)은 회전기와 인버터(50,118)와 배터리(52,120)와 승압 컨버터(51,122)를 포함하고, 상기 회전기는 상기 차량(10,100)의 구동 토크를 발생하도록 구성되며, 상기 인버터(50,118)는 상기 회전기의 출력 토크를 제어하도록 구성되며, 상기 배터리(52,120)는 상기 인버터(50,118)와 상기 승압 컨버터(51,122)를 개재하여 상기 회전기에 전력을 공급하도록 상기 승압 컨버터(51,122)에 접속되고, 상기 승압 컨버터(51,122)는 상기 인버터(50,118)와 상기 배터리(52,120)의 사이에 개재되며, 상기 승압 컨버터(51,122)는 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 상기 배터리(52,120)의 출력 전압보다도 높은 전압으로 승압하도록 구성되며,
    상기 제어장치는 이하와 같이 구성되는 전자 제어 유닛(90,124)-운전자의 운전 조작에 의거하여 주행하는 제 1 운전 제어와, 운전자의 운전 조작에 의하지 않고 목표 주행 상태를 설정하여, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속을 자동적으로 행함으로써 주행하는 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하고,
    상기 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 상기 회전기의 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 상기 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정을 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정보다 낮게 한다-을 포함하는 차량(10,100)의 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어 시에, 지도 정보 및 도로 정보 중 적어도 1개의 정보에 의거하여 자동적으로 상기 목표 주행 상태를 설정하도록 구성되고;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어 시에, 상기 목표 주행 상태에 의거하여 가감속과 조타를 자동적으로 행함으로써 주행하는 자동 운전 제어를 실행하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 차량(10,100)의 운전 상태에 따라 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 설정하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 회전기의 출력 토크와 회전 속도로 나타내는 운전 상태, 또는, 차속과 상기 차량(10,100)에 대한 요구 구동 토크로 나타내는 운전 상태에 따라 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 설정하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어 시에는, 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 상한값을 설정함으로써, 상기 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정을 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 설정보다 낮게 하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어 시에는, 상기 인버터(50,118)의 입력 전압의 상기 상한값에 따라 제한한 상기 회전기의 출력 토크의 범위에서 상기 구동 토크를 발생하도록 상기 회전기를 제어하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량(10,100)은, 엔진(12, 102)을 구비하고 있으며;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 엔진(12, 102)의 시동 시에, 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하도록 구성되고;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어 시에 상기 엔진(12, 102)의 시동 시에 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시에 상기 엔진(12, 102)의 시동 시에 상기 인버터(50,118)의 입력 전압을 일시적으로 높게 설정하는 승압 시간보다 길게 하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어에 있어서, 상기 차량(10,100)에 탑승자가 없는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 무인 제 2 운전 제어와, 상기 차량(10,100)에 탑승자가 있는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 유인 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하도록 구성되고;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 유인 제 2 운전 제어 시의 상기 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 길게 하고, 상기 무인 제 2 운전 제어 시의 상기 승압 시간을, 상기 제 1 운전 제어 시의 상기 승압 시간보다 짧게 하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 회전기의 구동 제어에 있어서, 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어와, 직사각형파 제어에 의한 구동 제어를 선택적으로 실행하도록 구성되고;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 인버터(50,118)의 입력 전압이 높으면 높을수록, 상기 펄스 폭 변조 제어에서의 상기 회전기의 운전 영역을 확대하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 펄스 폭 변조 제어에 의한 구동 제어 시에만 상기 회전기에 의한 제진 제어를 실행하도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 제 2 운전 제어에 있어서, 상기 차량(10,100)에 탑승자가 없는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 무인 주행에 의한 무인 제 2 운전 제어와, 상기 차량(10,100)에 탑승자가 있는 상태에서 상기 가감속을 자동적으로 행하는 유인 주행에 의한 유인 제 2 운전 제어를 선택적으로 실행하도록 구성되고;
    상기 전자 제어 유닛(90,124)은, 상기 회전기의 상기 운전 상태가 동일한 운전 상태에 있을 때의, 상기 무인 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압이 상기 유인 제 2 운전 제어 시의 상기 인버터(50,118)의 입력 전압보다 낮게 설정되도록 구성되는 차량(10,100)의 제어장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량(10,100)은, 엔진(12, 102)과, 상기 배터리(52,120)에 충전되는 전력을 상기 엔진(12, 102)의 동력에 의해 발전함과 함께 상기 엔진(12, 102)의 시동 시에는 상기 배터리(52,120)로부터 공급되는 전력에 의해 상기 엔진(12, 102)을 회전 구동하는 제 1 회전기(MG1)를 포함하고;
    상기 회전기는, 상기 배터리(52,120)로부터 공급되는 전력에 의해 상기 구동 토크를 발생하는 제 2 회전기(MG2)인 차량(10,100)의 제어장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량(10,100)은, 엔진(12, 102)을 포함하며;
    상기 회전기는, 상기 배터리(52,120)에 충전되는 전력을 상기 엔진(12, 102)의 동력에 의해 발전하는 발전기로서의 기능과, 상기 엔진(12, 102)의 시동 시에는 상기 배터리(52,120)로부터 공급되는 전력에 의해 상기 엔진(12, 102)을 회전 구동하는 스타터로서의 기능과, 상기 배터리(52,120)로부터 공급되는 전력에 의해 상기 구동 토크를 발생하는 전동기로서의 기능을 가지는 차량(10,100)의 제어장치.
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