WO2013046312A1 - 車両および車両の制御方法 - Google Patents

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WO2013046312A1
WO2013046312A1 PCT/JP2011/071977 JP2011071977W WO2013046312A1 WO 2013046312 A1 WO2013046312 A1 WO 2013046312A1 JP 2011071977 W JP2011071977 W JP 2011071977W WO 2013046312 A1 WO2013046312 A1 WO 2013046312A1
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貴士 天野
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y10S903/903Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93Conjoint control of different elements

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle and a vehicle control method, and more particularly, to a travel control of a vehicle that travels using the inertia force of the vehicle.
  • a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and travels by using a driving force generated from electric power stored in the power storage device as an environment-friendly vehicle.
  • a power storage device for example, a secondary battery or a capacitor
  • Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like.
  • JP-T-2008-520485 discloses that in a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator, when the motor generator is in the generator mode, the output is higher than the actual power consumption of the vehicle electrical system.
  • a configuration for controlling the motor generator to alternately repeat a first interval for driving the motor generator to operate and a second interval for switching off the motor generator is disclosed.
  • Patent Document 1 when the motor generator operates as a generator, the motor generator is driven at an operating point with high efficiency in the first interval, and in the second interval. The motor generator is stopped. As a result, the operation of the motor generator is suppressed from being continued at a low efficiency during the power generation operation, so that the energy efficiency of the vehicle in the power generation operation can be improved.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laying-Open No. 2010-6309 describes a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a motor generator in a traveling state using a driving force generated by the internal combustion engine and an inertia state in which the internal combustion engine is stopped.
  • working alternately is disclosed.
  • the internal combustion engine can be driven at a highly efficient operating point, so that fuel efficiency can be improved.
  • Patent Document 1 when power is generated by the motor generator, the motor generator is driven and stopped repeatedly. It was not something to change.
  • Patent Document 2 JP 2010-6309 A (Patent Document 2) discloses a configuration in which driving and stopping of an engine that is an internal combustion engine are repeated in a hybrid vehicle.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to improve energy efficiency during vehicle traveling in a vehicle capable of traveling using driving force from an engine and a motor generator. It is to let you.
  • a vehicle includes a first drive source and a second drive source that generate a driving force for driving the vehicle, and a control device for controlling the first and second drive sources.
  • the control device executes a continuous driving force operation for driving the first driving source so as to continuously generate the driving force, and generates a first level driving force for the second driving source.
  • the vehicle is caused to travel by executing a driving force changing operation that alternately switches between the first state and the second state that is a driving force at a level lower than the first level.
  • control device performs the driving force changing operation in the second driving source when the change in the driving force requested by the user is within a predetermined range.
  • control device performs the first and second operations for the second drive source so that the speed of the vehicle is maintained within an allowable range while the driving force changing operation is being performed in the second drive source.
  • the state of is switched.
  • control device switches the second drive source to the second state in response to the vehicle speed increasing to the upper limit of the allowable range, and responds to the vehicle speed decreasing to the lower limit of the allowable range. Then, the second drive source is switched to the first state.
  • the sum of the driving force generated by the first driving source and the driving force when the second driving source is in the second state is higher than a reference driving force having a constant output capable of maintaining the speed of the vehicle.
  • a reference driving force having a constant output capable of maintaining the speed of the vehicle is set small.
  • the sum of the driving force generated by the first driving source and the driving force when the second driving source is in the first state is set larger than the reference driving force.
  • the vehicle travels mainly by the inertial force of the vehicle when the second drive source is in the second state.
  • the driving force generated by the first driving source is set to a predetermined driving force determined in advance.
  • control device stops generating the driving force from the second driving source when the second driving source is in the second state.
  • the first drive source is an engine and the second drive source is a rotating electrical machine.
  • the first drive source is a rotating electric machine, and the second drive source is an engine.
  • the vehicle further includes a power storage device for supplying electric power to the rotating electrical machine.
  • a power storage device for supplying electric power to the rotating electrical machine.
  • the control device stops the continuous driving force operation for the rotating electrical machine, and the second level The third state in which the driving force is generated and the fourth state in which the driving force at a level lower than the second level are switched alternately.
  • the control device causes the rotating electric machine to turn on during the period in which the engine is in the first state.
  • the state is switched to state 3, and the rotating electrical machine is switched to the fourth state during the period in which the engine is in the second state.
  • control device stops generating the driving force from the rotating electrical machine when the rotating electrical machine is in the fourth state.
  • each of the first and second drive sources is a rotating electric machine.
  • a vehicle control method is a control method for a vehicle including a first drive source and a second drive source.
  • the control method includes a step of driving the first driving source so as to generate a continuous driving force, a first state in which a driving force of a first level is generated, and driving at a level lower than the first level.
  • a step of driving the second drive source so as to alternately switch the second state, which is a force, and a step of running the vehicle using the drive force from the first and second drive sources.
  • 1 is an overall block diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment.
  • 6 is a first time chart for illustrating an overview of a first example of inertial traveling control in the first embodiment.
  • 6 is a first time chart for illustrating an overview of a second example of the inertial traveling control in the first embodiment. It is a time chart for demonstrating the operation
  • 4 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by an ECU in the first embodiment.
  • 6 is a first time chart for illustrating an overview of a first example of inertial traveling control in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a first time chart for explaining an overview of a second example of inertial traveling control in the second embodiment.
  • Embodiment 2 it is a flowchart for demonstrating the inertial running control process performed by ECU.
  • FIG. 10 is an overall block diagram of a vehicle according to a third embodiment using two motor generators as drive sources.
  • FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle 100 according to the present embodiment of the present invention.
  • vehicle 100 is a hybrid vehicle having a rotating electrical machine and an engine as drive sources.
  • vehicle 100 includes a power storage device 110, a system main relay (SMR) 115, a drive control unit (PCU) 120, motor generators 130 and 135, and power.
  • SMR system main relay
  • PCU drive control unit
  • a transmission gear 140, a drive wheel 150, an engine 160 as an internal combustion engine, and an ECU (Electronic Control Unit) 300 as a control device are provided.
  • PCU 120 includes a converter 121, inverters 122 and 123, voltage sensors 180 and 185, and capacitors C1 and C2.
  • the power storage device 110 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable.
  • the power storage device 110 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery, or a power storage element such as an electric double layer capacitor.
  • the power storage device 110 is connected to the PCU 120 via the power lines PL1 and NL1. Then, power storage device 110 supplies power for generating driving force of vehicle 100 to PCU 120. The power storage device 110 stores the electric power generated by the motor generator 130. The output of power storage device 110 is, for example, about 200V.
  • the power storage device 110 is provided with a voltage sensor 170 and a current sensor 175.
  • Voltage sensor 170 detects voltage VB of power storage device 110 and outputs the detection result to ECU 300.
  • Current sensor 175 detects current IB input to and output from the power storage device, and outputs the detected value to ECU 300.
  • the relay included in the SMR 115 has one end connected to the positive terminal and the negative terminal of the power storage device 110 and the other end connected to the power lines PL1 and NL1 connected to the PCU 120.
  • SMR 115 switches between power supply and cutoff between power storage device 110 and PCU 120 based on control signal SE ⁇ b> 1 from ECU 300.
  • Converter 121 performs voltage conversion between power lines PL1, NL1 and power lines PL2, NL1 based on control signal PWC from ECU 300.
  • the inverters 122 and 123 are connected to the converter 121 in parallel via the power lines PL2 and NL1.
  • the inverter 122 is controlled by a control signal PWI1 from the ECU 300, converts DC power from the converter 121 into AC power, and drives a motor generator 130 (hereinafter also referred to as “MG1”). Inverter 122 also converts AC power generated by motor generator 130 into DC power, and charges power storage device 110 via converter 121.
  • the inverter 123 is controlled by a control signal PWI2 from the ECU 300, converts DC power from the converter 121 into AC power, and drives a motor generator 135 (hereinafter also referred to as “MG2”). Inverter 123 also converts AC power generated by motor generator 135 into DC power, and charges power storage device 110 via converter 121.
  • Motor generators 130 and 135 are AC rotating electric machines, for example, permanent magnet type synchronous motors having a rotor in which permanent magnets are embedded.
  • Each output shaft of the motor generators 130 and 135 is coupled to a power transmission gear 140 including a power split mechanism such as a planetary gear. Then, the driving force from motor generators 130 and 135 is transmitted to driving wheel 150.
  • the motor generators 130 and 135 are also coupled to the engine 160 via the power transmission gear 140.
  • Engine 160 is controlled by control signal DRV from ECU 300.
  • the driving force generated from engine 160 is transmitted to driving wheel 150 and motor generator 130 via power transmission gear 140.
  • ECU 300 cooperatively controls the driving forces generated by motor generators 130 and 135 and engine 160 to cause the vehicle to travel.
  • the motor generators 130 and 135 can generate electric power by being rotated by the drive wheels 150 during the regenerative braking operation of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device 110 by PCU 120.
  • motor generator 130 is used as a starter motor when starting engine 160 and is exclusively used as a generator that is driven by engine 160 to generate electric power.
  • Motor generator 135 is used exclusively as an electric motor for driving drive wheels 150 using electric power from power storage device 110.
  • FIG. 1 shows an example of a configuration in which two motor generators and one engine are provided.
  • the number of motor generators is not limited to this. For example, even if there is one motor generator, Good. Or the case where more than two motor generators are provided may be sufficient.
  • Capacitor C1 is provided between power lines PL1 and NL1, and reduces voltage fluctuation between power lines PL1 and NL1.
  • Capacitor C2 is provided between power lines PL2 and NL1, and reduces voltage fluctuation between power lines PL2 and NL1.
  • Voltage sensors 180 and 185 detect voltages VL and VH applied to both ends of capacitors C1 and C2, respectively, and output the detected values to ECU 300.
  • a speed sensor 190 In order to detect the speed (vehicle speed) of the vehicle 100, a speed sensor 190 is provided in the vicinity of the drive wheel 150. Speed sensor 190 detects vehicle speed SPD based on the rotational speed of drive wheel 150 and outputs the detected value to ECU 300. Further, a rotation angle sensor (not shown) for detecting the rotation angle of motor generator 135 may be used as the speed sensor. In this case, ECU 300 indirectly calculates vehicle speed SPD based on a temporal change in the rotation angle of motor generator 135, a reduction ratio, and the like.
  • ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, and inputs signals from each sensor and outputs control signals to each device and stores power.
  • the device 110 and each device of the vehicle 100 are controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).
  • ECU 300 generates and outputs a control signal for controlling PCU 120, SMR 115, and the like.
  • one control device is provided as the ECU 300.
  • a control device for the PCU 120, a control device for the power storage device 110, or the like is provided individually for each function or for each control target device. It is good also as a structure which provides a control apparatus.
  • ECU 300 calculates a state of charge (SOC) of power storage device 110 based on detected values of voltage VB and current IB from voltage sensor 170 and current sensor 175 provided in power storage device 110.
  • SOC state of charge
  • ECU 300 receives a required torque TR determined based on an operation of an accelerator pedal (not shown) by a user from a host ECU (not shown). ECU 300 generates control signals PWC, PWI1, and PWI2 for converter 121 and inverters 122 and 123, respectively, based on request torque TR from the user, and drives motor generators 130 and 135.
  • ECU 300 receives a mode signal MOD set by the user.
  • This mode signal MOD is a signal for instructing whether or not to execute inertial traveling control to be described later.
  • the mode signal MOD is switched by the user by a specific switch or setting on the operation screen. Alternatively, the mode signal MOD may be automatically set in response to the establishment of a specific condition.
  • ECU 300 for example, operates to perform inertial running control when mode signal MOD is set to ON, and does not perform inertial running control when mode signal MOD is set to OFF. It operates so as to perform the running.
  • inertial force Since the inertial force is applied to the vehicle while the vehicle is running, if the driving force generated by the motor generator and engine during driving is lower than the driving force required to maintain the vehicle speed, gradually Although the vehicle speed decreases, traveling using the inertia force of the vehicle (hereinafter also referred to as “inertia traveling”) is continued for a while.
  • traveling is performed such that the required torque from the user is substantially constant, and thereby the vehicle speed is maintained substantially constant.
  • the driving power of the motor generator is switched between a high output state and a low output state while executing a continuous driving force operation that continuously outputs a constant driving force for the engine.
  • Inertia travel control is performed to travel by performing the change operation. Thereby, the energy efficiency is improved while the vehicle is running.
  • FIG. 2 is a time chart for explaining a basic traveling pattern of the inertial traveling control in the first embodiment.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates vehicle speed SPD, motor generator output, engine output, required power from user, charge / discharge power of power storage device, and power storage.
  • the SOC of the device is shown.
  • discharging electric power is represented by the positive value and charging electric power is represented by the negative value.
  • the power required by the user is given as a substantially constant value.
  • the inertial traveling control according to the first embodiment is not applied.
  • the EV traveling is performed by the continuous motor output PM0.
  • the engine 160 is started by being cranked by the motor generator 130 (MG1) between times t1 and t2.
  • the engine 160 is operated at a constant output of the output PE1 after completion of the independent operation.
  • the constant output PE1 is set to an output that is smaller than the driving force capable of maintaining the current vehicle speed V1 and that causes the engine 160 to perform high-efficiency operation (that is, low fuel consumption).
  • the motor generator 135 When the vehicle speed SPD falls to the lower limit value LL of the predetermined allowable range with respect to the target vehicle speed V1 (time t3 in FIG. 2), the motor generator 135 is driven. The output of the motor generator 135 is set so that the sum (PM1 + PE1) of the motor output and the engine output at this time becomes larger than the output PM0 required to maintain the vehicle speed V1. As a result, the vehicle 100 is accelerated.
  • the vehicle speed SPD varies within the allowable range, but the average speed can be maintained at approximately V1.
  • electricity consumption can be improved.
  • the fuel consumption of the engine can be improved by adjusting the engine output so that the engine is operated in the high-efficiency operation region. As a result, energy efficiency during traveling can be improved as a whole.
  • the total output (motor output + engine output) and acceleration time required when the acceleration running is executed can be arbitrarily set.
  • the acceleration time may be set to a predetermined time
  • the vehicle speed SPD may be set to a total output that can be increased from the lower limit value LL to the upper limit value UL within that period.
  • the total output used for acceleration may be fixed to a predetermined output, and the acceleration time may be achieved.
  • the acceleration time is too short, a large power is required, and a torque shock may occur.
  • the acceleration time that is, the drive time of the motor generator 135 and the engine 160 becomes long, and it becomes difficult to perform inertial running. Therefore, the acceleration time and the total output during acceleration are appropriately set in consideration of drivability and energy efficiency.
  • the motor generator 135 is operated so as to repeat driving and stopping.
  • the motor generator 135 is not stopped during the inertia traveling, but a driving force smaller than the driving force during the acceleration traveling period is output from the motor generator 135. Also good.
  • the driving force of the motor generator between the high output state and the low output state, the torque shock between the acceleration traveling and the inertia traveling can be mitigated, and drivability can be improved.
  • the motor generator 135 may be operated in a low output state during the inertial running period.
  • the total output in the high output state during each acceleration traveling period is not necessarily constant, and may be the same or different. Further, the total output in the low output state may be the same size or different sizes.
  • the driving power changing operation of the motor generator as shown in FIGS. 2 and 3 is executed when the power required by the user is substantially constant. . That is, the driving force changing operation of the motor generator is not executed at the time of acceleration and deceleration when the power required by the user fluctuates.
  • FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams for explaining operations during acceleration and deceleration, respectively, when inertial traveling control is applied. 4 and 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents vehicle speed SPD, motor generator output, engine output, required power from the user, and charge / discharge power of the power storage device.
  • the output PE6B of the engine 160 after the vehicle speed change may be the same as or different from the output PE1B before the vehicle speed change.
  • regenerative braking may be performed by the motor generator 135 during the period when the deceleration request is received.
  • motor generator 135 outputs negative motor output PM6B by regenerative power generation (dashed line W43 in FIG. 5).
  • power storage device 110 is charged by the generated power (one-dot chain line W49 in FIG. 5), which increases the SOC.
  • the driving force constant operation of the engine 160 and the driving force change operation of the motor generator 135 are performed. Is interrupted.
  • FIG. 4 and 5 the time chart in which the output of the motor generator 135 is not zero during the inertial running period is shown.
  • FIG. 4 and 5 the time chart in which the output of the motor generator 135 is not zero during the inertial running period is shown.
  • FIG. 4 and 5 the driving power of the motor generator 135 in the low output state may be set to zero and the motor generator 135 may be stopped.
  • FIG. 6 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by ECU 300 in the first embodiment. Each step in the flowchart shown in FIG. 6 is realized by executing a program stored in ECU 300 in a predetermined cycle. Alternatively, for some steps, it is also possible to construct dedicated hardware (electronic circuit) and realize processing.
  • step S 100 determines in step (hereinafter, step is abbreviated as S) 100 whether inertial running control is selected based on mode signal MOD set by the user. Determine.
  • mode signal MOD is set to OFF and inertial running control is not selected (NO in S100)
  • the subsequent processing is skipped, and ECU 300 returns the processing to the main routine.
  • mode signal MOD is set to ON and inertial running control is selected (YES in S100)
  • the process proceeds to S110, and ECU 300 next receives a request from user based on required torque TR. It is determined whether or not the required power is substantially constant.
  • ECU 300 starts engine 160 to perform a driving force constant operation based on a predetermined engine output, and a motor generator It selects so that a driving force change driving
  • FIG. 6 immediately after the start of the driving force change operation, as shown in FIGS. 2 to 5, the motor generator 135 is set to a low output state and the inertial running is started.
  • the low output state includes a case where the driving force is zero as shown in FIG.
  • ECU 300 determines in S140 whether vehicle speed SPD has increased to upper limit value UL of the allowable speed range.
  • the motor generator 135 is first set to the low output state and the inertial running is executed. Therefore, the vehicle speed SPD is lower than the upper limit value UL, and the vehicle speed SPD gradually decreases. To do.
  • the driving force changing operation as described above is executed so that the vehicle speed SPD is maintained within the allowable speed range.
  • ECU 300 causes deceleration due to inertia traveling with motor generator 135 and engine 160 in a low output state, and lowers engine 160 to a low level. Either the output state or the deceleration accompanied by the regenerative braking by driving the motor generator 135 in the regenerative state is executed. Or you may make it decelerate, switching between the deceleration by inertial driving and the deceleration accompanying regenerative braking.
  • ECU 300 selects both of engine 160 and motor generator 135 to execute the driving force changing operation.
  • ECU 300 switches both motor generator 135 and engine 160 to a low output state and performs inertia.
  • the running is executed (S180).
  • ECU 300 switches motor generator 135 and engine 160 to a high output state and executes accelerated traveling (S182). Until the vehicle speed SPD reaches the upper limit value UL, the ECU 300 maintains the motor generator 135 and the engine 160 in a high output state and continues the acceleration travel (S184).
  • FIGS. 7 and 8 are time charts for explaining the outline of the inertial running control in the second embodiment.
  • time is shown on the horizontal axis as in FIGS. 2 and 3, and the vehicle speed SPD, motor generator output, engine output, user required power, power storage device The charge / discharge power and the SOC of the power storage device are shown.
  • the output of the motor generator 135 is reduced to the constant output PM1D.
  • the engine 160 is in a stopped state. In this state, the output PM1D of the motor generator 135 is smaller than the output PM0D capable of maintaining the vehicle speed V1, so the vehicle 100 travels inertial and the vehicle speed SPD gradually decreases.
  • the engine 160 is cranked by the motor generator 130 and started immediately before the vehicle speed SPD falls to the lower limit value LL of the allowable range. After that, when the vehicle speed SPD decreases to the lower limit value LL of the allowable range at time t42, the engine 160 is switched to a high output state, and acceleration traveling is executed by the output PM1D from the motor generator 135 and the output PE1D from the engine 160. Is done.
  • the inertia traveling and the acceleration traveling are repeatedly executed by the driving force changing operation of the engine 160.
  • the motor generator 135 since the motor generator 135 is operated at a constant output, the SOC is shown in FIG. It decreases linearly as shown by the solid line W55.
  • the motor generator 135 stops at the start of the next inertial traveling. (Time t48 in FIG. 7). Thereby, the power consumption in the inertial running period is suppressed.
  • engine 160 is driven immediately before vehicle speed SPD reaches lower limit value LL of the allowable range, and when vehicle speed SPD decreases to lower limit value LL (time t49 in FIG. 7), the driving power of motor generator 135 and engine 160 is increased.
  • the acceleration operation is executed.
  • the motor generator is continuously driven with a constant output while the engine is driven with a change in driving force, and the vehicle is driven using inertial running to improve energy efficiency during vehicle running. Is possible. Then, when the SOC falls below a predetermined reference value, the degree of decrease in the SOC can be reduced by performing the driving force changing operation so that the motor generator is also switched between driving and stopping.
  • motor generator 130 (MG1) is increased by increasing the driving force of engine 160 during the acceleration traveling period. ) Is driven, and power storage device 110 is charged to a predetermined level by the power generated by MG1.
  • the engine 160 may not be stopped during the inertial running period, and for example, the engine 160 may be in a low output state such as idle operation. In this case, the engine 160 is in an operating state even during the inertial running period, and fuel is consumed. However, when the loss due to idle operation is smaller than the energy loss at the time of starting the engine, the engine 160 is not stopped and is reduced. The output state may improve the total energy efficiency. Therefore, for the low output state in the driving force changing operation of engine 160, the magnitude of the driving force is determined in consideration of overall energy efficiency.
  • FIG. 9 is a flowchart for illustrating an inertial traveling control process executed by ECU 300 in the second embodiment.
  • steps S120, S130, S150, S152, S154, and S190 in the flowchart of FIG. 6 in the first embodiment are replaced with S120A, S130A, S150A, S152A, S154A, and S190A.
  • the description of the same steps as those in FIG. 6 will not be repeated.
  • SOC is greater than predetermined reference value Sth (YES in S120A)
  • the process proceeds to S130A, and ECU 300 causes motor generator 135 to be smaller than the driving force that can maintain current vehicle speed SPD.
  • the driving force is selected to perform a continuous driving force operation with a constant output and to perform a driving force changing operation for the engine 160.
  • ECU 300 switches engine 160 to a low output state and executes inertial traveling (S150A).
  • ECU 300 switches engine 160 to a high output state and executes acceleration traveling (S152A). Then, until vehicle speed SPD reaches upper limit value UL, ECU 300 keeps engine 160 in a high output state and continues the acceleration travel (S154A).
  • ECU 300 switches engine 160 to the low output state again and executes inertial running.
  • the subsequent processing is the same as the processing from steps S170 to S184 in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated.
  • the low output state in the driving force changing operation is intended to include the case where the driving force is zero. Then, as described in FIGS. 7 and 8, the magnitude of the driving force is appropriately set in consideration of the driving state of vehicle 100 and the energy efficiency.
  • a vehicle 100A in FIG. 10 has a configuration in which the engine 160 is not provided in the vehicle 100 in FIG. 1, and the vehicle 100A travels using the driving forces of both the motor generator 130 (MG1) and the motor generator 135 (MG2). To do.
  • the power storage device 110 cannot be charged as described above, but the same control can be performed by replacing the driving force of the engine 160 with the motor generator 130 in the time chart of FIG. It is possible to do.
  • MG1 is also used as an electric motor instead of a generator, and when traveling using driving forces generated by three driving sources of motor generators 130 and 135 and engine 160, Applicable.

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Abstract

 車両(100)は、走行駆動力を発生するエンジン(160)およびモータジェネレータ(135)と、エンジン(160)およびモータジェネレータ(135)を制御するためのECU(300)とを備える。ECU(300)は、ユーザにより慣性走行制御が選択されている場合に、ユーザ要求パワーおよび車速がほぼ一定であるときには、エンジン(160)については一定の駆動力を連続的に発生するように駆動する連続駆動力運転を実行するとともに、モータジェネレータ(135)については、駆動力について低出力状態と高出力状態とを交互に切換える駆動力変更運転を実行して車両(100)を走行させる。これによって車両走行中のエネルギ効率を向上させることができる。

Description

車両および車両の制御方法
 本発明は、車両および車両の制御方法に関し、より特定的には、車両の慣性力を利用して走行する車両の走行制御に関する。
 近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やキャパシタなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。
 そして、これらの車両において、さらなる環境負荷の削減のために、燃費,電費を低減することによってエネルギ効率を向上することが求められている。
 特表2008-520485号公報(特許文献1)は、内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、モータジェネレータが発電機モードの際に、車両電気系統の実消費電力よりも大きい高出力で動作するようにモータジェネレータを駆動する第1のインターバルと、モータジェネレータをスイッチオフする第2のインターバルとを交互に繰り返すように、モータジェネレータを制御する構成を開示する。
 特表2008-520485号公報(特許文献1)によれば、モータジェネレータが発電機として動作する際に、第1のインターバルにおいては効率の高い動作点でモータジェネレータを駆動し、第2のインターバルにおいてはモータジェネレータが停止される。これによって、発電動作時に効率の低い状態でモータジェネレータの運転が継続されることが抑制されるので、発電動作における車両のエネルギ効率を向上することができる。
 また、特開2010-6309号公報(特許文献2)は、内燃機関とモータジェネレータとを備えたハイブリッド車両において、内燃機関の発生する駆動力を用いた走行と、内燃機関を停止した惰性状態での走行とを交互に繰り返す構成を開示する。これにより、内燃機関を高効率の動作点で駆動することができるので、燃費を向上させることができる。
特表2008-520485号公報 特開2010-6309号公報 特開2009-298232号公報 特開2007-187090号公報
 しかしながら、上記の特表2008-520485号公報(特許文献1)においては、モータジェネレータで発電を行なう場合に、モータジェネレータの駆動と停止とを繰り返す構成であり、車両の走行のための駆動力を変化させるものではなかった。
 また、特開2010-6309号公報(特許文献2)は、ハイブリッド車両において、内燃機関であるエンジンの駆動と停止とを繰り返す構成を開示するものであった。
 上記のように駆動源の駆動と停止を繰り返す場合には、停止状態から駆動状態への移行時(始動時)にロスが生じる場合が起こり得る。
 本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジンおよびモータジェネレータからの駆動力を用いて走行が可能な車両において、車両走行時のエネルギ効率を向上させることである。
 本発明による車両は、車両の走行駆動力を発生する第1の駆動源および第2の駆動源と、第1および第2の駆動源を制御するための制御装置とを備える。制御装置は、第1の駆動源については駆動力を連続的に発生するように駆動する連続駆動力運転を実行するとともに、第2の駆動源については、第1のレベルの駆動力を発生する第1の状態と、第1のレベルよりも低いレベルの駆動力である第2の状態とを交互に切換える駆動力変更運転を実行して車両を走行させる。
 好ましくは、制御装置は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、第2の駆動源において駆動力変更運転を実行する。
 好ましくは、制御装置は、第2の駆動源において駆動力変更運転を実行している間は、車両の速度が許容範囲内に維持されるように、第2の駆動源について第1および第2の状態を切換える。
 好ましくは、制御装置は、車両の速度が許容範囲の上限まで上昇したことに応答して第2の駆動源を第2の状態に切換え、車両の速度が許容範囲の下限まで低下したことに応答して第2の駆動源を第1の状態に切換える。
 好ましくは、第1の駆動源が発生する駆動力と第2の駆動源が第2の状態における駆動力との和は、車両の速度を維持することが可能な一定出力の基準駆動力よりも小さく設定される。第1の駆動源が発生する駆動力と第2の駆動源が第1の状態における駆動力との和は、基準駆動力よりも大きく設定される。
 好ましくは、車両は、第2の駆動源が第2の状態のときには、主に車両の慣性力によって走行する。
 好ましくは、第1の駆動源が発生する駆動力は、予め定められた所定の駆動力に設定される。
 好ましくは、制御装置は、第2の駆動源が第2の状態のときには、第2の駆動源からの駆動力の発生を停止する。
 好ましくは、第1の駆動源はエンジンであり、第2の駆動源は回転電機である。
 好ましくは、第1の駆動源は回転電機であり、第2の駆動源はエンジンである。
 好ましくは、車両は、回転電機に電力を供給するための蓄電装置をさらに備える。制御装置は、エンジンが駆動力変更運転を実行中に、蓄電装置の充電状態が予め定められたしきい値を下回ったときは、回転電機について、連続駆動力運転を中止し、第2のレベルの駆動力を発生する第3の状態と、第2のレベルよりも低いレベルの駆動力を発生する第4の状態とを交互に切換えるように運転する。
 好ましくは、制御装置は、エンジンが駆動力変更運転を実行中に、蓄電装置の充電状態が予め定められたしきい値を下回ったときは、エンジンが第1の状態の期間に回転電機を第3の状態に切換え、エンジンが第2の状態の期間に回転電機を第4の状態に切換える。
 好ましくは、制御装置は、回転電機が第4の状態ときには、回転電機からの駆動力の発生を停止する。
 好ましくは、第1および第2の駆動源の各々は回転電機である。
 本発明による車両の制御方法は、第1の駆動源および第2の駆動源を含む車両についての制御方法である。制御方法は、連続的な駆動力が発生するように第1の駆動源を駆動するステップと、第1のレベルの駆動力を発生する第1の状態と第1のレベルよりも低いレベルの駆動力である第2の状態とを交互に切換えるように第2の駆動源を駆動するステップと、第1および第2の駆動源からの駆動力を用いて車両を走行させるステップとを備える。
 本発明によれば、エンジンおよびモータジェネレータからの駆動力を用いて走行が可能な車両において、車両走行時のエネルギ効率を向上させることができる。
本実施の形態に従うハイブリッド車両の全体ブロック図である。 実施の形態1における慣性走行制御の第1の例についての概要を説明するための第1のタイムチャートである。 実施の形態1における慣性走行制御の第2の例についての概要を説明するための第1のタイムチャートである。 慣性走行制御における加速時の動作を説明するためのタイムチャートである。 慣性走行制御における減速時の動作を説明するためのタイムチャートである。 実施の形態1において、ECUで実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。 実施の形態2における慣性走行制御の第1の例についての概要を説明するための第1のタイムチャートである。 実施の形態2における慣性走行制御の第2の例についての概要を説明するための第1のタイムチャートである。 実施の形態2において、ECUで実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。 2つのモータジェネレータを駆動源とする実施の形態3の車両の全体ブロック図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
 [実施の形態1]
 図1は、本発明の本実施の形態に従う車両100の全体ブロック図である。以下で詳細に説明されるように、車両100は、駆動源として回転電機およびエンジンを有するハイブリッド車両である。
 図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレー(System Main Relay:SMR)115と、駆動装置であるPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130,135と、動力伝達ギヤ140と、駆動輪150と、内燃機関であるエンジン160と、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)300とを備える。PCU120は、コンバータ121と、インバータ122,123と、電圧センサ180,185と、コンデンサC1,C2とを含む。
 蓄電装置110は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池、あるいは電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。
 蓄電装置110は、電力線PL1およびNL1を介してPCU120に接続される。そして、蓄電装置110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置110は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置110の出力はたとえば200V程度である。
 蓄電装置110には、電圧センサ170および電流センサ175が設けられる。電圧センサ170は、蓄電装置110の電圧VBを検出し、その検出結果をECU300へ出力する。電流センサ175は、蓄電装置に入出力される電流IBを検出し、その検出値をECU300へ出力する。
 SMR115に含まれるリレーは、その一方端が蓄電装置110の正極端子および負極端子に接続され、他方端がPCU120に接続される電力線PL1,NL1に接続される。そして、SMR115は、ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置110とPCU120との間における電力の供給と遮断とを切換える。
 コンバータ121は、ECU300からの制御信号PWCに基づいて、電力線PL1,NL1と電力線PL2,NL1との間で電圧変換を行なう。
 インバータ122,123は、電力線PL2,NL1を介して、コンバータ121に並列に接続される。
 インバータ122は、ECU300からの制御信号PWI1により制御され、コンバータ121からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ130(以下、「MG1」とも称する。)を駆動する。また、インバータ122は、モータジェネレータ130で発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ121を介して蓄電装置110を充電する。
 インバータ123は、ECU300からの制御信号PWI2により制御され、コンバータ121からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータ135(以下、「MG2」とも称する。)を駆動する。また、インバータ123は、モータジェネレータ135で発電された交流電力を直流電力に変換し、コンバータ121を介して蓄電装置110を充電する。
 モータジェネレータ130,135は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。
 モータジェネレータ130,135の各出力軸は、たとえばプラネタリギヤのような動力分割機構を含んで構成される動力伝達ギヤ140に結合される。そして、モータジェネレータ130,135からの駆動力が駆動輪150に伝達される。
 また、モータジェネレータ130,135は、動力伝達ギヤ140を介して、エンジン160とも結合される。エンジン160は、ECU300からの制御信号DRVによって制御される。エンジン160から発生される駆動力は、動力伝達ギヤ140を介して駆動輪150およびモータジェネレータ130に伝達される。ECU300は、モータジェネレータ130,135およびエンジン160で発生される駆動力を協調的に制御して、車両を走行させる。
 また、モータジェネレータ130,135は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪150により回転されることによって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置110の充電電力に変換される。
 なお、本実施の形態においては、モータジェネレータ130は、エンジン160を始動する際のスタータモータとして用いられるとともに、エンジン160により駆動されて発電を行なう発電機として専ら用いられるものとする。また、モータジェネレータ135は、蓄電装置110からの電力を用いて駆動輪150を駆動するための電動機として専ら用いられるものとする。
 また、図1においては、2台のモータジェネレータと1台のエンジンが備えられる構成の例が示されるが、モータジェネレータの数はこれに限定されず、たとえば、モータジェネレータが1台であってもよい。あるいは、2台より多くのモータジェネレータが備えられる場合であってもよい。
 コンデンサC1は、電力線PL1およびNL1の間に設けられ、電力線PL1およびNL1間の電圧変動を減少させる。また、コンデンサC2は、電力線PL2およびNL1の間に設けられ、電力線PL2およびNL1間の電圧変動を減少させる。
 電圧センサ180および185は、それぞれコンデンサC1およびC2の両端にかかる電圧VLおよびVHを検出し、その検出値をECU300へ出力する。
 車両100の速度(車速)を検出するために、速度センサ190が駆動輪150の近傍に設けられる。速度センサ190は、駆動輪150の回転速度に基づいて車速SPDを検出し、その検出値をECU300に出力する。また、速度センサとして、モータジェネレータ135の回転角を検出するための回転角センサ(図示せず)を用いてもよい。この場合には、ECU300は、モータジェネレータ135の回転角の時間的変化および減速比などに基づいて、間接的に車速SPDを演算する。
 ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、蓄電装置110および車両100の各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。
 ECU300は、PCU120、SMR115などを制御するための制御信号を生成して出力する。なお、図1においては、ECU300として1つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、PCU120用の制御装置や蓄電装置110用の制御装置などのように、機能ごとまたは制御対象機器ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。
 ECU300は、蓄電装置110に備えられる電圧センサ170,電流センサ175からの電圧VBおよび電流IBの検出値に基づいて、蓄電装置110の充電状態SOC(State of Charge)を演算する。
 ECU300は、ユーザによるアクセルペダル(図示せず)の操作に基づいて定められる要求トルクTRを、上位ECU(図示せず)から受ける。ECU300は、ユーザからの要求トルクTRに基づいて、コンバータ121およびインバータ122,123の制御信号PWC,PWI1,PWI2をそれぞれ生成し、モータジェネレータ130,135を駆動する。
 また、ECU300は、ユーザにより設定されるモード信号MODを受ける。このモード信号MODは、以下に後述する慣性走行制御を実行するか否かを指示するための信号である。モード信号MODは、ユーザにより、特定のスイッチや操作画面における設定などによって切換えられる。あるいは、特定の条件が成立したことに応答して、モード信号MODが自動的に設定されるようにしてもよい。
 ECU300は、たとえば、モード信号MODがオンに設定されている場合には、慣性走行制御を行なうように動作し、モード信号MODがオフに設定されている場合には、慣性走行制御を行なわない通常の走行を行なうように動作する。
 このようなハイブリッド車両においては、車両走行時の全体のエネルギ効率を向上させるために、エンジンの燃費およびモータジェネレータの電費を改善することが必要とされる。
 車両の走行中には車両には慣性力がはたらいているため、走行中にモータジェネレータおよびエンジンによって発生される駆動力を、車速を維持するために必要な駆動力よりも低くした場合は、徐々に車速は低下するものの、しばらくの間は車両の慣性力を用いた走行(以下、「慣性走行」とも称する。)が継続される。
 この慣性走行中は、車速を維持するために一定の駆動力を出力する場合よりも、モータジェネレータおよびエンジンから出力されるトータルの駆動力が小さいので、蓄電装置からの電力消費およびエンジンによる燃料消費が低減される。そのため、慣性走行を活用して走行を行なうことができれば、車両走行時のエネルギ効率を改善することが可能となり得る。
 そこで、実施の形態1においては、駆動源としてモータジェネレータおよびエンジンを有するハイブリッド車両において、ユーザからの要求トルクがほぼ一定であり、それによって車速がほぼ一定に維持されるような走行がされている場合に、エンジンについては連続的に一定の駆動力を出力する連続駆動力運転を実行しながら、モータジェネレータについては駆動力を高出力状態である場合と低出力状態である場合とを切換える駆動力変更運転を行なって走行する慣性走行制御を実行する。これにより、車両走行中におけるエネルギ効率の向上を図る。
 次に、図2~図4を用いて、実施の形態1における慣性走行制御の概要を説明する。図2は、実施の形態1における慣性走行制御の基本的な走行パターンを説明するためのタイムチャートである。図2および後述する図3においては、横軸には時間が示され、縦軸には車速SPD、モータジェネレータの出力、エンジンの出力、ユーザからの要求パワー、蓄電装置の充放電電力、および蓄電装置のSOCが示される。なお、蓄電装置の充放電電力については、放電電力を正値で表わし、充電電力を負値で表わしている。
 図1および図2を参照して、たとえば、車両100が、平坦な道路を一定の車速V1で走行する場合を考える。この場合、図2のように、ユーザから要求されるパワーは、ほぼ一定の値として与えられる。なお、「ユーザから要求されるパワーがほぼ一定の値である」とは、多少の変動はあるものの、ある所定時間内において、ユーザ要求パワーが予め定められた所定範囲内(たとえば、±3km/h)に維持される状態を意味する。
 実施の形態1の慣性走行制御を適用しない比較例においては、たとえば、図2中の破線W13のように、モータジェネレータ135からの、ほぼ一定の大きさ(PM0)で連続した出力を用いてEV走行が行なわれる。これにより、車速SPDは、図2中の破線W11のように、ほぼ一定に維持される。
 このとき、蓄電装置110からは、図2中の破線W16のように一定の電力が連続して出力されるために、蓄電装置110のSOCは、図2中の破線W18のように、直線的に減少する。
 これに対して、実施の形態1の慣性走行制御を適用した場合には、エンジン160を一定の駆動力で運転しつつ、モータジェネレータ135を駆動する加速走行とモータジェネレータ135を停止した慣性走行とを交互に繰り返す駆動力変更運転を行なう。
 具体的には、時刻t1までは、実施の形態1の慣性走行制御が適用されていない状態であり、たとえば、連続的なモータ出力PM0によりEV走行が実行されている。
 時刻t1において、ユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、まずモータジェネレータ135が停止される(図2中の実線W12)。
 また、慣性走行制御の実行に応答して、時刻t1~t2の間に、モータジェネレータ130(MG1)によってクランキングされてエンジン160が始動される。エンジン160は、自立運転完了後、出力PE1の一定出力で運転される。この一定出力PE1は、たとえば、現在の車速V1を維持することができる駆動力よりも小さく、かつエンジン160が高効率運転(すなわち低燃費)となるような出力に設定される。
 そうすると、モータジェネレータ135が停止している時刻t1~t3は、図2中の実線W10のように、慣性力による走行が開始されて徐々に車速SPDが低下する。
 このとき、蓄電装置110からの充放電電力がゼロとなるので(図2中の実線W15)、実施の形態1を適用しない場合と比べてSOCの減少量が抑制される(図2中の実線W17)。
 そして、車速SPDが、目標とする車速V1に対して予め定められた許容範囲の下限値LLまで低下すると(図2中の時刻t3)、モータジェネレータ135が駆動される。このときのモータ出力とエンジン出力の和(PM1+PE1)が、車速V1を維持するために必要とされる出力PM0よりも大きくなるように、モータジェネレータ135の出力が設定される。これによって車両100が加速する。
 そして、車速SPDが予め定められた上記の許容範囲の上限値ULまで上昇すると、再びモータジェネレータ135が停止され(図2中の時刻t4)、慣性走行が実行される。
 その後、同様に、車速SPDが下限値LLまで低下するとモータジェネレータ135が駆動され、さらに車速SPDが上限値ULまで上昇するとモータジェネレータ135が停止される。
 このようにモータジェネレータについての駆動力変更運転を繰り返すことによって、車速SPDは上記の許容範囲内では変動するものの、平均速度をほぼV1に維持することができる。そして、モータジェネレータが停止されている期間は蓄電装置のSOCの減少が抑制されるので、電費を向上させることができる。また、このとき、エンジンが高効率運転領域で運転されるように、エンジン出力を調整することで、エンジンの燃費も向上することができる。その結果、全体として走行時のエネルギ効率を向上することができる。
 なお、加速走行が実行される際に必要とされるトータル出力(モータ出力+エンジン出力)および加速時間については、任意に設定可能である。たとえば、加速時間を所定の時間に設定し、その期間内に車速SPDを下限値LLから上限値ULまで増加できるようなトータル出力とするようにしてもよい。あるいは、加速に用いるトータル出力を所定の出力に固定して、加速時間については成り行きとするようにしてもよい。ただし、加速時間が短すぎると、大きなパワーが必要となるので、トルクショックが生じる可能性がある。逆にトータル出力が小さすぎると、加速時間、すなわちモータジェネレータ135およびエンジン160の駆動時間が長くなり慣性走行が実施されにくくなる。したがって、加速時間と加速時のトータル出力は、ドライバビリティおよびエネルギ効率を勘案して適切に設定される。
 また、上記の例においては、モータジェネレータ135が駆動と停止とを繰り返すように運転する場合について説明したが、たとえば、ユーザ要求パワーが比較的大きいような場合には、エンジン160の駆動力だけでは慣性走行期間の減速度が大きく、加速走行と慣性走行との間で大きなトルクショックが生じる可能性がある。そのため、このようなときには、図3に示すように、慣性走行中にモータジェネレータ135を停止させるのではなく、加速走行期間の駆動力よりも小さい駆動力をモータジェネレータ135から出力するようにさせてもよい。このようにモータジェネレータの駆動力を高出力状態と低出力状態との間で切換えることによって、加速走行と慣性走行との間のトルクショックが緩和でき、ドライバビリティを向上させることができる。
 また、一定出力で運転されるエンジン160の駆動力を上述のような高効率運転領域内にするために、慣性走行期間にモータジェネレータ135を低出力状態で運転するようにしてもよい。
 なお、各加速走行期間での高出力状態におけるトータル出力は、必ずしも一定となることは必要ではなく、同じ大きさとしてもよいし、異なる大きさにしてもよい。また、低出力状態におけるトータル出力についても、同じ大きさとしてもよいし、異なる大きさにしてもよい。
 実施の形態1の慣性走行制御においては、上述のように、ユーザからの要求パワーがほぼ一定である場合に、図2および図3で示したようなモータジェネレータの駆動力変更運転が実行される。すなわち、ユーザからの要求パワーが変動する加速時および減速時には、モータジェネレータの駆動力変更運転は実行されない。
 図4および図5は、慣性走行制御が適用されている際の、加速時および減速時の動作をそれぞれ説明するための図である。図4および図5においては、横軸には時間が示され、縦軸には車速SPD、モータジェネレータの出力、エンジンの出力、ユーザからの要求パワー、および蓄電装置の充放電電力が示される。
 図1および図4を参照して、時刻t21においてユーザにより慣性走行制御の実行が指示されると、図2での説明と同様に、時刻t24までは車速V1を維持するように、エンジン160の連続駆動力運転とモータジェネレータ135の駆動力変更運転が実行される。
 そして、慣性走行中の時刻t25において、ユーザからの要求パワーが増加されて加速要求を受けると(図4中の実線W35)、ユーザ要求パワーが変動している間(時刻t25~t26)は、モータジェネレータ135の駆動力変更運転が中断される。そして、加速のためにモータ出力およびエンジン出力が増加される(図4中の実線W32、W34)。
 そして、時刻t26において、ユーザによる加速動作が終了し、車速SPDがV2(V2>V1)で一定になったことに応答して、モータジェネレータ135が再び低出力状態に切換えられるとともにエンジン160が一定出力状態に切換えられ、車速V2を維持するようにモータジェネレータ135の駆動力変更運転が再開される(図4中の実線W30)。
 なお、車速変更後のエンジン160の出力PE6Bは、車速変更前の出力PE1Bと同じであってもよいし異なっていてもよい。
 次に、図5を用いて減速時の動作を説明する。図1および図5を参照して、時刻t34までは、図4の時刻t24までと同様に、車速V1を維持するようにモータジェネレータ135の駆動力変更運転が実行される。
 そして、慣性走行中の時刻t35において、ユーザからの要求パワーが低減されて減速要求を受けると(図5中の実線W46)、ユーザ要求パワーが変動している間(時刻t35~t36)は、駆動力変更運転が中断される。このとき、モータ出力およびエンジン出力は低出力状態にされ、慣性走行状態を継続しながら減速を行なう(図5中の実線W41,W44)。なお、図5には示されないが、加速走行中に減速要求を受けた場合には、加速動作を中止して慣性走行へ移行する。
 あるいは、より迅速に減速を行なうことが必要な場合には、減速要求を受けている期間、モータジェネレータ135で回生制動を行なうようにしてもよい。この場合には、モータジェネレータ135は、回生発電により負のモータ出力PM6Bを出力する(図5中の一点鎖線W43)。しして、その発電電力によって蓄電装置110が充電され(図5中の一点鎖線W49)、これによってSOCが増加する。
 そして、時刻t36にてユーザによる減速要求が解除されて車速SPDがV3(V1>V3)で一定になると、エンジン160が再び一定出力で運転される。その後、車速SPDが下限値LLまで低下すると(図5中の時刻t37)、モータジェネレータ135が高出力状態に切換えられ、駆動力変更運転が再開される。
 このように、慣性走行制御が適用されている間に、ユーザ要求パワーの変化に対応して車両の加減速が行なわれる場合は、エンジン160の駆動力一定運転およびモータジェネレータ135の駆動力変更運転が中断される。
 なお、図5の破線W47で示されるように、減速が行なわれる際、ユーザ操作による減速要求によってユーザ要求パワーが十分に低くされたような場合には、エンジン160から一定の駆動力を出力すると慣性走行ができなくなる場合が生じ得る。このように、ユーザ要求パワーが予め定められたしきい値Pthを下回るような場合に慣性走行制御を行なうときは、エンジン160についてもモータジェネレータ135と同じように、加速走行期間に高出力状態とし、慣性走行期間に低出力状態とするような駆動力変更運転をするようにしてもよい。あるいは、エンジン160についてはアイドリング状態としたまま、モータジェネレータ135の駆動力変更運転によって、加速走行と慣性走行とを繰り返すようにしてもよい。
 また、図4および図5の説明においては、慣性走行期間にモータジェネレータ135の出力がゼロではない状態のタイムチャートを示したが、トルクショック等のドライバビリティの影響が小さい場合には、図2のように、低出力状態のモータジェネレータ135の駆動力をゼロとし、モータジェネレータ135を停止するようにしてもよい。
 図6は、実施の形態1において、ECU300で実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。図6に示されるフローチャート中の各ステップについては、ECU300に予め格納されたプログラムを所定周期で実行することによって実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。
 図1および図6を参照して、ECU300は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ユーザによって設定されるモード信号MODに基づいて、慣性走行制御が選択されているか否かを判定する。
 モード信号MODがオフに設定されており、慣性走行制御が選択されていない場合(S100にてNO)は、以降の処理がスキップされ、ECU300は処理をメインルーチンに戻す。
 モード信号MODがオンに設定されており、慣性走行制御が選択されている場合(S100にてYES)は、処理がS110に進められ、ECU300は、次に、要求トルクTRに基づいて、ユーザからの要求パワーがほぼ一定であるか否かを判定する。
 ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合(S110にてYES)は、処理がS120に進められて、ECU300は、ユーザ要求パワーが予め定められたしきい値Pthより大きいか否かを判定する。
 ユーザ要求パワーがしきい値Pthより大きい場合(S120にてYES)、処理がS130に進められ、ECU300は、エンジン160を始動して、所定のエンジン出力による駆動力一定運転を行なうとともに、モータジェネレータ135について駆動力変更運転を実行するように選択する。なお、図6には示されていないが、駆動力変更運転の開始直後は、図2~図5に示されるように、モータジェネレータ135が低出力状態とされて慣性走行が開始される。なお、低出力状態には、図2のように駆動力がゼロの場合も含まれる。
 そして、ECU300は、S140にて、車速SPDが速度許容範囲の上限値ULまで上昇したか否かを判定する。
 上記のように、駆動力変更運転の開始直後は、まずモータジェネレータ135が低出力状態にされて慣性走行が実行されるので、車速SPDは上限値ULよりも低く、かつ徐々に車速SPDは低下する。
 すなわち、車速SPDが速度許容範囲の上限値ULまで上昇していないので(S140にてNO)、処理がS145に進められて、次に、ECU300は、車速SPDが速度許容範囲の下限値LLまで低下したか否かを判定する。
 車速SPDが速度許容範囲内で低下中(LL<SPD<UL)の場合、すなわち、車速SPDが速度許容範囲の下限値LLまで低下していない場合(S145にてNO)は、処理がS154に進められ、ECU300は、現在のモータジェネレータ135の状態を保持し、低出力状態で慣性走行を継続する。その後、メインルーチンに処理が戻され、次回の制御周期において再びS100から処理が実行される。
 その後、慣性走行が継続されている間に、車速SPDが速度許容範囲の下限値LLまで低下した場合(SPD≦LL)(S145にてYES)は、処理がS152に進められ、ECU300は、モータジェネレータ135を高出力状態に切換えて加速走行を実行する。これにより、車速SPDが上昇する。
 加速走行が実行されて速度許容範囲内で車速が上昇している間は、S140およびS145でNOが選択されて、ECU300は、S154にて、モータジェネレータ135を高出力状態に維持して、車速SPDが速度許容範囲の上限値ULに到達するまで加速走行を継続する。
 そして、車速SPDが速度許容範囲の上限値ULまで上昇すると(S140にてYES)、処理がS140に進められて、ECU300は、モータジェネレータ135を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する。
 ユーザ要求パワーがほぼ一定に保持されている間は、車速SPDが速度許容範囲内に維持されるように、上記のような駆動力変更運転が実行される。
 一方、加速または減速のために、ユーザからの要求パワーが変動した場合(S110にてNO)は、処理がS190に進められて、ECU300は、モータジェネレータ135の駆動力変更運転を中断する。
 そして、ECU300は、ユーザ要求パワーによって加速が指示されている場合(S200にてYES)は、エンジン160および/またはモータジェネレータ135の駆動力を増加して、車両100を加速する(S210)。
 ユーザから減速が指示されている場合(S200にてNO)は、処理がS215に進められ、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160を低出力状態にした慣性走行による減速、および、エンジン160を低出力状態にするとともにモータジェネレータ135を回生状態で駆動することによる回生制動を伴う減速のいずれかを実行する。あるいは、慣性走行による減速と回生制動を伴う減速とを切換えながら減速するようにしてもよい。
 その後、ユーザによる加速または減速動作が終了して、ユーザ要求パワーがほぼ一定である状態になると(S110にてYES)、駆動力変更運転が再開される。
 そして、ユーザからの減速要求によって、ユーザ要求パワーがしきい値Pth以下となった場合(120にてNO)、処理がS160に進められる。そして、ECU300は、エンジン160およびモータジェネレータ135の双方について駆動力変更運転を実行するように選択する。
 そして、上記のS140~S154までの処理と同様に、車速SPDが上限値ULまで上昇すると(S170にてYES)は、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160の双方を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する(S180)。
 慣性走行で減速している間(S170にてNO、かつS175にてNO)は、処理がS184に進められて、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160の双方を低出力状態に維持する。
 車速SPDが下限値LLまで低下すると(S175にてYES)、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160を高出力状態に切換えて加速走行を実行する(S182)。そして、車速SPDが上限値ULに到達するまでは、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160を高出力状態に維持して加速走行を継続する(S184)。
 そして、車速SPDが上限値ULまで上昇すると(S170にてYES)、再びモータジェネレータ135およびエンジン160が低出力状態に切換えられる(S180)。
 以上のような処理に従って制御を行なうことによって、エンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両において、ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合に、エンジンを一定出力で連続駆動力運転を実行しつつ、モータジェネレータついて駆動力変更運転を実行し、それによって慣性走行を伴った走行を行なうことができる。これによって、車両走行時のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
 [実施の形態2]
 実施の形態1においては、慣性走行制御において、エンジン出力を一定とするとともにモータジェネレータを駆動力変更運転とする構成について説明した。
 実施の形態2においては、実施の形態1とは反対に、モータジェネレータを一定出力で連続駆動力運転し、エンジンについて駆動力変更運転とする構成について説明する。このような運転状態は、たとえば、蓄電装置のSOCが比較的高い場合に実行される。
 図7および図8は、実施の形態2における慣性走行制御の概要を説明するためのタイムチャートである。図7および図8においては、図2および図3と同様に横軸には時間が示され、縦軸には車速SPD、モータジェネレータの出力、エンジンの出力、ユーザからの要求パワー、蓄電装置の充放電電力、および蓄電装置のSOCが示される。
 図1および図7を参照して、図2と同様に、車両100が、モータジェネレータ135からの一定出力PM0Dによって、一定の車速V1でEV走行している状態を考える。
 時刻t41にて、ユーザによって慣性走行制御が選択されると、モータジェネレータ135の出力が、一定出力PM1Dに低下される。このときエンジン160は停止状態である。この状態においては、モータジェネレータ135の出力PM1Dは、車速V1を維持することができる出力PM0Dよりも小さいため、車両100は慣性走行を行ない、徐々に車速SPDが低下する。
 そして、車速SPDが許容範囲の下限値LLに低下する直前に、エンジン160がモータジェネレータ130によりクランキングされて始動する。その後、時刻t42にて、車速SPDが許容範囲の下限値LLまで低下すると、エンジン160が高出力状態に切換えられ、モータジェネレータ135からの出力PM1Dとエンジン160からの出力PE1Dとによって加速走行が実行される。
 車速SPDが許容範囲の上限値ULまで上昇すると(図7中の時刻t43)、エンジン160が停止され、再び慣性走行が実行される。そして、車速SPDが許容範囲の下限値LLに低下する直前にエンジン160が再始動され、車速SPDが許容範囲の下限値LLまで低下すると(図7中の時刻t44)、再びエンジン160が高出力状態に切換えられて加速走行が実行される。
 このように、エンジン160の駆動力変更運転によって、慣性走行と加速走行とが繰り返し実行されるが、この実施の形態2においては、モータジェネレータ135が一定出力で運転されるため、SOCは図7中の実線W55のように直線的に減少する。
 そして、たとえば、SOCが、走行中におけるSOCの制御目標値のような基準値Sthを下回った場合(図7中の時刻t47)には、次の慣性走行開始のときに、モータジェネレータ135が停止される(図7中の時刻t48)。これにより、慣性走行期間の電力消費が抑制される。
 その後、車速SPDが許容範囲の下限値LLの直前にエンジン160が駆動され、車速SPDが下限値LLまで低下すると(図7中の時刻t49)、モータジェネレータ135およびエンジン160の駆動力が増加されて加速運転が実行される。
 このように、ハイブリッド車両において、モータジェネレータを一定出力で連続駆動力運転しつつエンジンを駆動力変更運転して、慣性走行を利用して走行することによって、車両走行時のエネルギ効率を向上させることが可能となる。そして、SOCが所定の基準値を下回った場合に、モータジェネレータについても駆動と停止とを切換えるような駆動力変更運転を行なうことで、SOCの減少度合いを小さくすることができる。
 なお、実施の形態1でも同様であるが、充電を行なうことが必要であるレベルまでSOCが低下した場合には、加速走行期間において、エンジン160の駆動力を増加することによってモータジェネレータ130(MG1)が駆動され、MG1の発電電力によって所定のレベルまで蓄電装置110が充電される。
 図7で示した手法によれば、加速運転を実行するたびにエンジン160を始動することが必要である。しかしながら、エンジン160を始動する際には、モータジェネレータ130を駆動することが必要であり、さらにエンジン160の自立運転確立までに無駄な燃料が消費され得る。また、エンジン160や排気を浄化するための触媒(図示せず)の温度が低い場合には、エンジンの燃焼効率が低下したりエミッションが悪化したりするおそれがある。
 そのため、図8に示すように、慣性走行期間にエンジン160を停止せず、たとえば、エンジン160をアイドル運転のような低出力状態とするようにしてもよい。この場合、慣性走行期間でもエンジン160が運転状態となり燃料が消費されることになるが、エンジン始動時のエネルギロスよりもアイドル運転によるロスのほうが小さい場合には、エンジン160を停止せずに低出力状態とするほうがトータルのエネルギ効率としては良くなる場合がある。そのため、エンジン160の駆動力変更運転における低出力状態については、総合的なエネルギ効率を考慮して、駆動力の大きさが決定される。
 さらに、SOCが基準値以下となった場合の、モータジェネレータ135の駆動力変更運転における慣性走行期間の駆動力についても、減速度の変化によるトルクショックの有無等を考慮して、図7および図8に示されるように出力をゼロとするか、あるいは小さい駆動力を出力するかが適宜選択される。
 図9は、実施の形態2において、ECU300で実行される慣性走行制御処理を説明するためのフローチャートである。図9は、実施の形態1における図6のフローチャートのステップS120,S130,S150,S152,S154,S190が、S120A,S130A,S150A,S152A,S154A,S190Aに置き換わったものになっている。図9において、図6と重複するステップの説明は繰り返さない。
 図9を参照して、ユーザにより慣性走行制御が選択され(S100にてYES)、ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合(S110にてYES)は、処理がS120Aに進められ、ECU300は、現在のSOCが予め定められた基準値Sthより大きいか否かを判定する。
 SOCが予め定められた基準値Sthより大きい場合(S120AにてYES)は、処理がS130Aに進められ、ECU300は、モータジェネレータ135を、現在の車速SPDを維持することができる駆動力よりも小さい駆動力で一定出力の連続駆動力運転するとともに、エンジン160について駆動力変更運転を実行するように選択する。
 車両100が加速走行をしている間に、車速SPDが上限値ULまで上昇すると(S140にてYES)は、ECU300は、エンジン160を低出力状態に切換えて慣性走行を実行する(S150A)。
 車両100が慣性走行で減速している間(S140にてNO、かつS145にてNO)は、処理がS154Aに進められて、ECU300は、車速SPDが下限値LLに低下するまで、エンジン160を低出力状態に維持して慣性走行を継続する。
 車速SPDが下限値LLまで低下すると(S145にてYES)、ECU300は、エンジン160を高出力状態に切換えて加速走行を実行する(S152A)。そして、車速SPDが上限値ULに到達するまでは、ECU300は、エンジン160を高出力状態に維持して加速走行を継続する(S154A)。
 そして、車速SPDが上限値ULまで上昇すると(S140にてYES)、ECU300は、再びエンジン160を低出力状態に切換えて、慣性走行を実行する。
 一方、S120Aにて、SOCが予め定められた基準値Sth以下となった場合(S120AにてNO)は、処理がS160に進められ、ECU300は、モータジェネレータ135およびエンジン160の双方について駆動力変更運転を実行するように選択する。
 以降の処理は、実施の形態1におけるステップS170~S184までの処理と同様であり、その説明は繰り返さない。
 また、加速または減速のために、ユーザからの要求パワーが変動した場合(S110にてNO)は、処理がS190Aに進められて、ECU300は、エンジン160の駆動力変更運転を中断する。
 そして、ECU300は、ユーザ要求パワーによって加速が指示されている場合(S200にてYES)は、エンジン160および/またはモータジェネレータ135の駆動力を増加して、車両100を加速する(S210)。
 ユーザから減速が指示されている場合(S200にてNO)は、処理がS215に進められ、ECU300は、慣性走行による減速または回生制動を伴う減速、あるいはそれらの減速の切換えによって減速動作を実行する。
 なお、実施の形態2においても、駆動力変更運転における低出力状態は、駆動力がゼロである場合を含むことが意図される。そして、図7および図8において説明したように、車両100の運転状態およびエネルギ効率を勘案して、駆動力の大きさが適宜設定される。
 また、図9においては示されていないが、図8のように、慣性走行期間においてもエンジン160が停止されない場合には、図9のステップS130Aにおいて、エンジン160が始動される。
 以上のような処理に従って制御を行なうことによって、エンジンとモータジェネレータとを備えるハイブリッド車両において、ユーザ要求パワーがほぼ一定である場合に、モータジェネレータを一定出力で連続駆動力運転を実行しつつ、エンジンについて駆動力変更運転を実行し、それによって慣性走行を伴った走行を行なうことができる。これによって、車両走行時のエネルギ効率を向上させることが可能となる。
 [実施の形態3]
 上記の実施の形態1および実施の形態2においては、複数の駆動源としてエンジンとモータジェネレータとが備えられるハイブリッド車両を例として説明したが、本発明は、複数の駆動源として、たとえば、図10に示されるような、2つのモータジェネレータからの駆動力を用いて走行することが可能なツインモータ構成の電気自動車などの、他の構成を有する車両にも適用可能である。
 図10の車両100Aは、図1の車両100においてエンジン160が装備されていない構成であり、車両100Aは、モータジェネレータ130(MG1)およびモータジェネレータ135(MG2)の両方の駆動力を用いて走行する。
 この場合には、上述のように蓄電装置110を充電することはできないが、図2等のタイムチャートにおいて、エンジン160の駆動力をモータジェネレータ130で出力するように置き換えることで、同様の制御を行なうことが可能である。
 また、図1の構成において、MG1についても発電機ではなく電動機として用い、モータジェネレータ130,135およびエンジン160の3つの駆動源で発生される駆動力を用いて走行する場合においても、本発明の適用が可能である。
 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、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。
 100,100A 車両、110 蓄電装置、115 SMR、120 PCU、121 コンバータ、122,123 インバータ、130,135 モータジェネレータ、140 動力伝達ギヤ、150 駆動輪、160 エンジン、170,180,185 電圧センサ、175 電流センサ、190 速度センサ、300 ECU、C1,C2 コンデンサ、PL1,PL2,NL1 電力線。

Claims (15)

  1.  車両であって、
     前記車両(100)の走行駆動力を発生する第1の駆動源および第2の駆動源(130,135,160)と、
     前記第1および第2の駆動源(130,135,160)を制御するための制御装置(300)とを備え、
     前記制御装置(300)は、前記第1の駆動源については駆動力を連続的に発生するように駆動する連続駆動力運転を実行するとともに、前記第2の駆動源については、第1のレベルの駆動力を発生する第1の状態と、前記第1のレベルよりも低いレベルの駆動力である第2の状態とを交互に切換える駆動力変更運転を実行して前記車両(100)を走行させる、車両。
  2.  前記制御装置(300)は、ユーザからの要求駆動力の変化が所定範囲内の場合に、前記第2の駆動源において前記駆動力変更運転を実行する、請求項1に記載の車両。
  3.  前記制御装置(300)は、前記第2の駆動源において前記駆動力変更運転を実行している間は、前記車両(100)の速度が許容範囲内に維持されるように、前記第2の駆動源について前記第1および第2の状態を切換える、請求項2に記載の車両。
  4.  前記制御装置(300)は、前記車両(100)の速度が前記許容範囲の上限まで上昇したことに応答して前記第2の駆動源を前記第2の状態に切換え、前記車両(100)の速度が前記許容範囲の下限まで低下したことに応答して前記第2の駆動源を前記第1の状態に切換える、請求項3に記載の車両。
  5.  前記第1の駆動源が発生する駆動力と、前記第2の駆動源が前記第2の状態における駆動力との和は、前記車両(100)の速度を維持することが可能な一定出力の基準駆動力よりも小さく設定され、
     前記第1の駆動源が発生する駆動力と、前記第2の駆動源が前記第1の状態における駆動力との和は、前記基準駆動力よりも大きく設定される、請求項1に記載の車両。
  6.  前記車両(100)は、前記第2の駆動源が前記第2の状態のときには、主に前記車両(100)の慣性力によって走行する、請求項5に記載の車両。
  7.  前記第1の駆動源が発生する駆動力は、予め定められた所定の駆動力に設定される、請求項1に記載の車両。
  8.  前記制御装置(300)は、前記第2の駆動源が前記第2の状態のときには、前記第2の駆動源からの駆動力の発生を停止する、請求項7に記載の車両。
  9.  前記第1の駆動源は、エンジン(160)であり、
     前記第2の駆動源は、回転電機(135)である、請求項1に記載の車両。
  10.  前記第1の駆動源は、回転電機(135)であり、
     前記第2の駆動源は、エンジン(160)である、請求項1に記載の車両。
  11.  前記回転電機に電力を供給するための蓄電装置(110)をさらに備え、
     前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記駆動力変更運転を実行中に、前記蓄電装置(110)の充電状態が予め定められたしきい値を下回ったときは、前記回転電機(135)について、前記連続駆動力運転を中止し、第2のレベルの駆動力を発生する第3の状態と、前記第2のレベルよりも低いレベルの駆動力を発生する第4の状態とを交互に切換えるように運転する、請求項10に記載の車両。
  12.  前記制御装置(300)は、前記エンジン(160)が前記駆動力変更運転を実行中に、前記蓄電装置(110)の充電状態が前記予め定められたしきい値を下回ったときは、前記エンジン(160)が前記第1の状態の期間に前記回転電機(135)を前記第3の状態に切換え、前記エンジン(160)が前記第2の状態の期間に前記回転電機(135)を前記第4の状態に切換える、請求項11に記載の車両。
  13.  前記制御装置(300)は、前記回転電機(135)が前記第4の状態ときには、前記回転電機(135)からの駆動力の発生を停止する、請求項12に記載の車両。
  14.  前記第1および第2の駆動源の各々は、回転電機(130,135)である、請求項1に記載の車両。
  15.  第1の駆動源および第2の駆動源(130,135,160)を含む車両の制御方法であって、
     連続的な駆動力が発生するように、前記第1の駆動源を駆動するステップと、
     第1のレベルの駆動力を発生する第1の状態と、前記第1のレベルよりも低いレベルの駆動力である第2の状態とを交互に切換えるように、前記第2の駆動源を駆動するステップと、
     前記第1および第2の駆動源からの駆動力を用いて前記車両(100)を走行させるステップとを備える、車両の制御方法。
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