WO2023188277A1 - ハイブリッド自動車の走行制御装置 - Google Patents

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WO2023188277A1
WO2023188277A1 PCT/JP2022/016531 JP2022016531W WO2023188277A1 WO 2023188277 A1 WO2023188277 A1 WO 2023188277A1 JP 2022016531 W JP2022016531 W JP 2022016531W WO 2023188277 A1 WO2023188277 A1 WO 2023188277A1
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WO
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generator
driving
maximum output
motor
mode
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Application number
PCT/JP2022/016531
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English (en)
French (fr)
Inventor
雅大 水野
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/20—Control strategies involving selection of hybrid configuration, e.g. selection between series or parallel configuration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present disclosure relates to a travel control device for a hybrid vehicle.
  • Patent Document 1 discloses that by controlling a clutch based on information such as speed, charging rate, and accelerator opening, any one of a parallel driving mode, a series driving mode, and an EV driving mode is selected.
  • a driving mode control unit is disclosed that switches to a driving mode.
  • the driving mode control section connects the clutch and drives the front wheel drive shaft by both the engine and the front motor.
  • the driving mode control section releases the clutch, drives the generator with the engine, supplies the electric power generated by the generator to the front motor and rear motor, and the front motor and rear motor drive the front wheel drive shaft and the rear wheel. Drive the drive shaft.
  • the driving mode control section releases the clutch, supplies power from the driving battery to the front motor and the rear motor, and the front motor and rear motor drive the front wheel drive shaft and the rear wheel drive shaft.
  • the hybrid vehicle's driving control device when an output exceeding a predetermined threshold is requested, is capable of controlling the output of the hybrid vehicle in parallel driving mode or series driving mode.
  • the driving mode is configured such that a driving mode with a large maximum possible output is selected.
  • the loss of the travel motor and generator is different between the parallel travel mode and the series travel mode
  • the loss of the parallel travel mode (loss of the travel motor and generator) is used to The maximum output of the running mode
  • the maximum output of the parallel running mode was calculated, and while the series running mode was selected, the maximum output of the parallel running mode was calculated using the loss of the series running mode (loss of the running motor and generator).
  • the maximum output in the series drive mode was calculated to be too large while the parallel drive mode was selected, and the maximum output in the parallel drive mode was calculated to be too small while the series drive mode was selected.
  • At least one embodiment of the present invention is capable of appropriately calculating the maximum output of the parallel driving mode even when the series driving mode is selected, and is capable of appropriately calculating the maximum output of the parallel driving mode even when the series driving mode is selected.
  • the purpose of the present invention is to provide a hybrid vehicle travel control device that can appropriately calculate maximum output.
  • a running control device for a hybrid vehicle includes a running motor that drives drive wheels, an engine that drives the drive wheels and a generator, and electric power generated by the generator.
  • a driving battery that stores electricity
  • a series driving mode in which the driving motor drives the drive wheels using the electric power generated by the engine driving the generator and the electric power supplied from the driving battery.
  • a parallel driving mode in which the engine drives the driving wheels and the driving motor drives the driving wheels using electric power supplied from the driving battery.
  • a driving mode selection for selecting a driving mode with a larger maximum output that the hybrid vehicle can output from among the series driving mode or the parallel driving mode when an output exceeding a predetermined threshold is requested.
  • the driving mode selection unit selects the series driving mode from a value obtained by adding the maximum output of the driving battery when selecting the driving mode to the smaller of the maximum output of the generator or the maximum output of the engine.
  • a series maximum output calculation unit that sets the maximum output of the series running mode to a value obtained by subtracting the loss of the running motor and generator when the mode is selected; and the running motor and generator when the parallel running mode is selected.
  • a value obtained by subtracting the loss from the maximum output of the driving battery when selecting the driving mode and adding the output of the engine at the engine rotational speed when selecting the driving mode is calculated as
  • a parallel maximum output calculation unit to determine the maximum output compares the maximum output of the parallel running mode calculated by the parallel maximum output calculation unit with the maximum output of the series driving mode calculated by the series maximum output calculation unit, and calculates the maximum output. and a driving mode determining section that determines a driving mode with a large output.
  • the parallel maximum output calculation unit calculates the loss of the drive motor and generator when the parallel drive mode is selected. Since the maximum output in the parallel running mode is calculated using , the maximum output in the parallel running mode can be appropriately calculated even when the series running mode is selected.
  • the series maximum output calculation unit calculates the maximum output of series running mode using the loss of the running motor and generator when series running mode is selected. Since the output is calculated, the maximum output in the series running mode can be appropriately calculated even when the parallel running mode is selected.
  • the driving mode determining unit compares the maximum output of the series driving mode calculated in this way with the maximum output of the parallel driving mode and determines the driving mode with a large maximum output, so that the driving mode selecting unit You can select a driving mode with a high maximum output. This allows the driver to obtain the desired output within the output limit of the hybrid vehicle.
  • the loss of the running motor and the generator when the parallel running mode is selected is reduced to the loss of the running motor and the generator. It is acquired from a motor control unit that controls and a generator control unit that controls the generator.
  • the loss acquired from the motor control unit and the generator control unit is taken as the loss of the running motor and the generator. This is because the loss acquired from the motor control unit and the generator control unit during the selection of the parallel travel mode is the loss of the travel motor and generator when the parallel travel mode is selected. Thereby, while the parallel running mode is selected, loss calculation in the parallel running mode can be omitted.
  • the loss of the drive motor and generator when the series drive mode is selected is The information is acquired from a motor control unit that controls the driving motor and a generator control unit that controls the generator.
  • the loss acquired from the motor control unit and the generator control unit is taken as the loss of the drive motor and generator. This is because the loss acquired from the motor control unit and generator control unit during series drive mode selection is the loss of the drive motor and generator when series drive mode is selected. Thereby, while the series running mode is selected, loss calculation in the series running mode can be omitted.
  • the loss of the travel motor is determined by a motor loss map in which the loss of the travel motor is associated with the torque and rotational speed of the travel motor.
  • the losses of the generator are determined by a generator loss map in which the losses of the generator are related to the torque and rotational speed of the generator.
  • the loss of the travel motor is determined by the torque and rotational speed of the travel motor
  • the loss of the generator is determined by the torque and rotational speed of the generator. This simplifies loss calculations for the travel motor and generator.
  • the loss of the generator when the parallel running mode is selected is the loss of the generator when the torque of the generator is 0 in the generator loss map. It's a loss.
  • the maximum output in the parallel driving mode can be appropriately calculated even while the series driving mode is selected, and the maximum output in the series driving mode can be appropriately calculated even while the parallel driving mode is being selected. It can be calculated.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a plug-in hybrid vehicle equipped with a travel control device according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a block diagram showing a control configuration of the hybrid vehicle shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining calculation of maximum output in series running mode.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining calculation of maximum output in parallel running mode.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining loss calculation of the travel motor when the series travel mode is selected during the parallel travel mode selection. It is a figure for explaining loss calculation of a generator when a series running mode is selected while a parallel running mode is selected.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining loss calculation of a traveling motor and a generator when a parallel traveling mode is selected while a series traveling mode is selected.
  • 1 is a flowchart showing control details of a driving control device for a plug-in hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a plug-in hybrid vehicle 100 equipped with a travel control device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the driving control device 1 according to the embodiment of the present invention is installed in a plug-in hybrid vehicle 100 that can be externally charged and can be supplied with power, but it can also be installed in other hybrid vehicles, for example, hybrid vehicles that cannot be externally charged. It is. Further, the plug-in hybrid vehicle 100 on which the driving control device 1 according to the embodiment of the present invention is mounted is a four-wheel drive plug-in hybrid vehicle, but it can also be mounted on a two-wheel drive hybrid vehicle.
  • a plug-in hybrid vehicle 100 equipped with a driving control device 1 includes a driving motor 5 that drives driving wheels 3, and a driving motor 5 that drives driving wheels 3 and a generator 7.
  • the electric power generator 7 includes an engine 9 and a driving battery 11 that stores electric power generated by the generator 7.
  • the driving motor 5 includes a front motor 15 that drives the front wheels 13 and a rear motor 19 that drives the rear wheels 17, and the engine 9 drives the front wheels 13. It may also be one that drives the rear wheels 17.
  • the front motor 15 is connected to the front wheel drive shaft 23 via the front transaxle 21, and the driving force of the front motor 15 is decelerated and transmitted to the front wheel drive shaft 23 to drive the front wheels 13.
  • the rear motor 19 is connected to a rear wheel drive shaft 27 via a rear transaxle 25, and the driving force of the rear motor 19 is decelerated and transmitted to the rear wheel drive shaft 27 to drive the rear wheels 17.
  • the engine 9 is connected to the front wheel drive shaft 23 and the generator 7 via the front transaxle 21, and the driving force of the engine 9 is decelerated and transmitted to the front wheel drive shaft 23 and the generator 7 to drive the front wheels 13 and the generator 7. do.
  • the front transaxle 21 is provided with a clutch 29 that cuts off the transmission of the driving force from the engine 9 to the front wheel drive shaft 23.
  • a clutch 29 that cuts off the transmission of the driving force from the engine 9 to the front wheel drive shaft 23.
  • the front motor 15 and the generator 7 are connected to the drive battery 11 via the power drive unit 31.
  • the power drive unit 31 is provided with a front motor control unit 33 and a generator control unit 35.
  • the front motor control unit 33 is a unit that controls the front motor 15 and converts power from direct current to alternating current or from alternating current to direct current, and manages power loss and rotational speed of the front motor 15.
  • the generator control unit 35 is a unit that controls the generator 7 and rectifies the power generated by the generator 7 from alternating current to direct current, and manages power loss and rotational speed of the generator 7.
  • the rear motor 19 is connected to the drive battery 11 via the rear motor control unit 37.
  • the rear motor control unit 37 is a unit that controls the rear motor 19 and converts power from direct current to alternating current or from alternating current to direct current, and manages power loss and rotational speed of the rear motor 19.
  • a fuel tank 39 is connected to the engine 9, and fuel is supplied from the fuel tank 39 to the engine 9. Further, an engine control unit 41 is connected to the engine 9.
  • the engine control unit 41 is a unit that controls the engine 9, and the engine 9 is operated by burning fuel supplied from the fuel tank 39.
  • the driving battery 11 is provided with a battery management unit 43, which manages the charging rate (SOC (State Of Charge)), battery temperature, and maximum output of the driving battery 11.
  • SOC State Of Charge
  • the front motor control unit 33, generator control unit 35, rear motor control unit 37, engine control unit 41, and battery management unit 43 are connected to a vehicle control unit 45 via an in-vehicle network CAN (Controller Area Network).
  • CAN Controller Area Network
  • the front motor control unit 33, generator control unit 35, rear motor control unit 37, engine control unit 41, and battery management unit 43 are managed by the vehicle control unit 45, and the front motor control unit 33 is controlled by the vehicle control unit 45.
  • the generator control unit 35, the rear motor control unit 37, and the engine control unit 41 control the front motor 15, the generator 7, the rear motor 19, and the engine 9.
  • An accelerator position sensor (not shown) is connected to the vehicle control unit 45, and the amount and speed of depression of the accelerator pedal 47 are input thereto.
  • the plug-in hybrid vehicle 100 equipped with the driving control device 1 can selectively select an EV driving mode, a series driving mode, or a parallel driving mode.
  • the EV driving mode is a driving mode in which the driving motor 5 drives the drive wheels 3 using only the electric power supplied from the driving battery 11, and in the four-wheel drive plug-in hybrid vehicle 100, the front motor 15 drives the front wheels 13.
  • a rear motor 19 drives the rear wheels 17.
  • the series driving mode is a driving mode in which the driving motor 5 drives the drive wheels 3 using electric power generated by the engine 9 driving the generator 7 and electric power supplied from the driving battery 11, and is a four-wheel drive mode.
  • the front motor 15 drives the front wheels 13 and the rear motor 19 drives the rear wheels 17.
  • the parallel driving mode is a driving mode in which the engine 9 drives the driving wheels 3 and the driving motor 5 drives the driving wheels 3 by electric power supplied from the driving battery 11, and the four-wheel drive plug-in hybrid vehicle 100 In this case, the engine 9 and front motor 15 drive the front wheels 13, and the rear motor 19 drives the rear wheels 17.
  • driving force is transmitted from the engine 9 to the front wheel drive shaft 23 by connecting the clutch 29.
  • the plug-in hybrid vehicle 100 is required to have an output exceeding a predetermined threshold, and only the electric power supplied from the drive battery 11 is required. In this case, when the required output of the plug-in hybrid vehicle 100 cannot be met, the series driving mode or the parallel driving mode is selected.
  • the driving control device 1 includes the above-mentioned front motor control unit 33, generator control unit 35, rear motor control unit 37, engine control unit 41, battery management unit 43, and vehicle control unit 45. Ru. These are processors (not shown) each consisting of an arithmetic unit, registers that store instructions and information, peripheral circuits, etc., and memories (not shown) such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory). , and an input interface (not shown).
  • the travel control device 1 includes a motor control unit 49 including a front motor control unit 33 and a rear motor control unit 37, a generator control unit 35, an engine control unit 41, and a battery. It includes a management unit 43 and a vehicle control unit 45.
  • a torque command (Nm command) is output from the vehicle control unit 45 to the motor control unit 49, generator control unit 35, and engine control unit 41, while power loss and The rotational speed is input, and the upper limit power and the like are input from the battery control unit to the vehicle control unit 45.
  • the vehicle control unit 45 selects a driving mode in which the maximum output that the plug-in hybrid vehicle 100 can output is larger in either the series driving mode or the parallel driving mode.
  • a driving mode selection section 51 for selecting a mode is provided.
  • the driving mode selection section 51 includes a series maximum output calculation section 53, a parallel maximum output calculation section 55, and a driving mode determination section 57.
  • the series maximum output calculation unit 53 calculates the maximum output that the plug-in hybrid vehicle 100 can output in the series driving mode.
  • the transmission of driving force from the engine 9 to the drive shaft (front wheel drive shaft 23) is cut off by releasing the clutch 29, so regardless of the rotational speed of the engine 9, the plug-in
  • the maximum output that the hybrid vehicle 100 can output is limited to the maximum output of the driving motor 5 or less. Therefore, the maximum output of the four-wheel drive plug-in hybrid vehicle 100 in the series driving mode is limited to the sum of the maximum output of the front motor 15 and the maximum output of the rear motor 19.
  • the series maximum output calculation unit 53 selects the series driving mode from the value obtained by adding the maximum output of the drive battery 11 when selecting the driving mode to the smaller value of the maximum output of the generator 7 or the maximum output of the engine 9.
  • the value obtained by subtracting the loss of the running motor 5 and generator 7 at the time of selection is set as the maximum output of the series running mode.
  • the reason why the maximum output of the generator 7 or the maximum output of the engine 9 is set as the smaller value is because the power generated by the generator 7 is limited by the maximum output of the generator 7 and the maximum output of the engine 9. .
  • the loss of the plug-in hybrid vehicle 100 includes the power consumption of auxiliary equipment in addition to the loss of the driving motor 5 and generator 7, but the power consumption of auxiliary equipment is different in series driving mode and parallel driving mode.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the maximum output that the plug-in hybrid vehicle 100 can output in the parallel driving mode.
  • the maximum output of the running motor 5 is limited to the maximum output of the running motor 5 or less. Therefore, the maximum output of the driving motor 5 of the four-wheel drive plug-in hybrid vehicle 100 is limited to the sum of the maximum output of the front motor 15 and the maximum output of the rear motor 19.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the driving mode by subtracting the loss of the driving motor 5 and the generator 7 when the parallel driving mode is selected from the maximum output of the driving battery 11 when the driving mode is selected.
  • the value obtained by adding the output of the engine 9 at the engine rotational speed when selecting is set as the maximum output in the parallel running mode.
  • the output of the engine 9 at the engine speed when selecting the driving mode is the output of the engine 9 at the engine rotation speed when the driving mode is selected.
  • the parallel driving mode the driving force is transmitted from the engine 9 to the drive shaft (front wheel drive shaft 23) by connecting the clutch 29. Therefore, it is limited by the engine rotation speed when selecting the driving mode.
  • the loss of the plug-in hybrid vehicle 100 includes the power consumption of auxiliary machinery in addition to the loss of the driving motor 5 and generator 7, but the power consumption of auxiliary machinery is different in parallel driving mode and series driving mode. Since they are consumed in the same way, they are excluded from the loss calculation in this embodiment.
  • the loss (power loss) of the travel motor 5 is determined by a three-dimensional motor loss map (Mloss_MAP) in which the torque and rotational speed of the travel motor 5 are associated with the loss (power loss) of the travel motor 5. Therefore, the motor loss (loss power) can be expressed by the following equation 1.
  • the loss (power loss) of the traveling motor 5 is determined by the motor loss map in this way, the loss of the traveling motor 5 can be determined from the torque and rotational speed of the traveling motor 5, and the loss of the traveling motor 5 can be calculated from the torque and rotational speed of the traveling motor 5. Calculations can be simplified.
  • the loss (power loss) of the generator 7 is determined using a three-dimensional generator loss map (Gloss_MAP) in which the loss (power loss) of the generator 7 is associated with the torque and rotational speed of the generator 7. Therefore, the loss (loss power) of the generator 7 can be expressed by Equation 2 below.
  • the loss (loss power) of the generator 7 is determined using the generator loss map in this way, the loss of the generator 7 can be determined based on the torque and rotational speed of the generator 7, which simplifies the loss calculation of the generator 7. can be converted into
  • the series maximum output calculation unit 53 calculates the loss (power loss) of the running motor 5 when the series running mode is selected.
  • the engine 9 only generates electricity, and the driving motor 5 alone outputs the driving torque requested by the driver. Therefore, in the series maximum output calculation unit 53, the driver's output request (drive torque) is determined by the gear ratio from the axle (front wheel drive shaft 23 or rear wheel drive shaft 27) to the output shaft of the travel motor 5. Convert to torque [Mtrq_SR].
  • the power loss of the traveling motor 5 can be calculated. seek. Therefore, the power loss [Mloss_SR] of the travel motor 5 when the series travel mode is selected during the parallel travel mode selection can be expressed by the following equation 3.
  • the series maximum output calculation unit 53 calculates the loss (power loss) of the travel motor 5 when series travel is selected while the parallel travel mode is selected.
  • the engine 9 or the generator 7 In the series running mode, when an output exceeding a predetermined threshold is requested, the engine 9 or the generator 7 is operated at the maximum output of either one.
  • the maximum output of the engine 9 and the maximum output of the generator 7 are each unique values, and are determined by the performance of the engine 9 and the performance of the generator 7.
  • the series maximum output calculation unit 53 calculates the torque of the engine 9 by converting the maximum output of the engine 9 and the rotational speed at the maximum output using a unit conversion coefficient, and converts the torque of the engine 9 into the output shaft of the engine 9 ( The torque is converted into the torque [Gtrq_SR] of the generator 7 according to the gear ratio from the input shaft of the generator 7 (crankshaft) to the input shaft of the generator 7. Therefore, the torque [Gtrq_SR] of the generator 7 when the series drive mode is selected during the parallel drive mode selection can be expressed by the following equation 4.
  • the rotational speed of the engine 9 at maximum output is converted to the rotational speed [Grpm_SR] of the generator 7 according to the gear ratio from the output shaft (crankshaft) of the engine 9 to the input shaft of the generator 7.
  • the power loss of the generator 7 is obtained. Therefore, the power loss [Gloss_SR] of the generator 7 when the series running mode is selected during the parallel running mode selection can be expressed by the following equation 5.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the loss (power loss) of the travel motor 5 when parallel travel is selected while the series travel mode is selected.
  • the engine 9 outputs driving torque
  • the running motor 5 outputs the driving torque that is insufficient by the engine 9 alone.
  • the drive torque [Mtrq_PR] of the driving motor 5 becomes the difference between the driver's output request (drive torque) and the maximum torque of the engine 9. Therefore, the parallel maximum output calculation unit 55 converts the vehicle speed of the plug-in hybrid vehicle 100 into the rotational speed of the engine 9 according to the gear ratio from the axle (front wheel drive shaft 23) to the output shaft (crankshaft) of the engine 9.
  • the maximum torque of the engine 9 is determined by applying the rotation speed of the engine 9 to an engine maximum torque calculation map that associates the maximum torque with the rotation speed of the engine 9, and the maximum torque of the engine 9 is calculated from the output shaft (crankshaft) of the engine 9.
  • the drive torque (maximum torque of the engine 9) at the output shaft of the travel motor 5 is converted by the gear ratio to the output shaft of the travel motor 5.
  • the driver's output request (drive torque) is determined by the gear ratio from the axle (front drive shaft 23 or rear drive shaft 27) to the output shaft of the drive motor 5. output request).
  • the torque [Mtrq_PR] of the traveling motor 5 is determined by determining the difference between the driver's output request (driving torque) at the output shaft of the traveling motor 5 and the maximum torque (driving torque) of the engine 9.
  • the rotational speed [Mrpm_PR] (sensor value) of the traveling motor 5 obtained from the motor control unit 49 and the torque [Mtrq_PR] of the traveling motor 5 to the motor loss map (Mloss_MAP)
  • the power loss of the traveling motor 5 can be calculated.
  • [Mloss_PR] the power loss [Mloss_PR] of the running motor 5 when the parallel running mode is selected during the series running mode selection can be expressed by the following equation 6.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the loss (power loss) of the generator 7 when the parallel running mode is selected while the series running mode is selected. In the parallel running mode, since the generator 7 does not generate electricity when an output exceeding a predetermined threshold is requested, only no-load loss occurs in the generator 7. As a result, the torque of the generator 7 is 0 [0 Nm]. Further, it can be assumed that the rotational speed of the generator 7 is such that the clutch 29 is connected at the vehicle speed of the plug-in hybrid vehicle 100 in the series driving mode. Therefore, the parallel maximum output calculation unit 55 converts the rotational speed of the engine 9 into the rotational speed [Grpm] of the generator 7 according to the gear ratio from the output shaft (crankshaft) of the engine 9 to the input shaft of the generator 7.
  • the power loss [Gloss_PR] of the generator 7 is determined. Therefore, the power loss [Gloss_PR] of the generator 7 when the parallel running mode is selected during the series running mode selection can be expressed by the following equation 7.
  • the loss of the generator 7 when the parallel running mode is selected is the loss when the torque of the generator 7 is 0 in the generator loss map, so if the parallel running mode is selected while the series mode is selected.
  • the loss of the generator 7 at the time can be easily determined.
  • the series maximum output calculation unit 53 acquires the loss (power loss) of the drive motor 5 when the series drive mode is selected from the motor control unit 49.
  • the power loss of the front motor 15 is obtained from the front motor control unit 33
  • the power loss of the rear motor 19 is obtained from the rear motor control unit 37.
  • the series maximum output calculation unit 53 acquires the loss of the generator 7 when the series running mode is selected from the generator control unit 35.
  • the loss obtained from the motor control unit 49 and the generator control unit 35 is taken as the loss of the running motor 5 and the generator 7. This is because the loss acquired from the motor control unit 49 and the generator control unit 35 during the selection of the series running mode is the loss of the running motor 5 and the generator 7 when the series running mode is selected. Thereby, while the series running mode is selected, loss calculation in the series running mode can be omitted.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 acquires the loss (power loss) of the travel motor 5 when the parallel travel mode is selected from the motor control unit 49.
  • the power loss of the front motor 15 is obtained from the front motor control unit 33
  • the power loss of the rear motor 19 is obtained from the rear motor control unit 37.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 acquires the loss of the generator 7 when the parallel running mode is selected from the generator control unit 35.
  • the loss obtained from the motor control unit 49 and the generator control unit 35 is taken as the loss of the running motor 5 and the generator 7. This is because the loss acquired from the motor control unit 49 and the generator control unit 35 during the selection of the parallel travel mode is the loss of the travel motor 5 and the generator 7 when the parallel travel mode is selected. Thereby, while the parallel running mode is selected, loss calculation in the parallel running mode can be omitted.
  • the driving mode determining unit 57 compares the maximum output of the series driving mode calculated by the series maximum output calculating unit 53 with the maximum output of the parallel driving mode calculated by the parallel maximum output calculating unit 55, and selects a driving mode with a large maximum output. Decide the mode.
  • the travel control device 1 determines whether the parallel travel mode is being selected (step S11). If it is determined that the parallel running mode is being selected (step S11: Yes), the series maximum output calculation unit 53 calculates the power loss of the running motor 5 and the generator 7 when the series running mode is selected (step S13), The maximum output calculation unit 55 acquires the power loss of the traveling motor 5 and the generator 7 from the motor control unit 49 and the generator control unit 35 (step S15).
  • step S17 the maximum output in the series running mode calculated using the power loss calculated by the series maximum output calculation unit 53 and the maximum output in the parallel driving mode calculated using the power loss acquired by the parallel maximum output calculation unit 55 are calculated. Compare (step S17). When making a comparison, a margin may be added as hysteresis to either the series running mode or the parallel running mode. If the maximum output in the series running mode is greater than the maximum output in the parallel running mode (step S17: Yes), the series running mode is selected (switching from the parallel running mode to the series running mode) (step S19).
  • step S17 if the maximum output of the series running mode calculated using the power loss calculated by the series maximum output calculation unit 53 is less than the maximum output of the parallel driving mode calculated using the power loss obtained by the parallel maximum output calculation unit 55, If yes (step S17: No), the parallel running mode is selected (the parallel running mode is maintained).
  • step S11 If it is determined that the series running mode is being selected (step S11: No, step S21: Yes), the series maximum output calculation unit 53 calculates the power loss of the running motor 5 and generator 7 from the motor control unit 49 and generator control unit 35.
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the power loss of the driving motor 5 and the generator 7 when the series driving mode is selected (step S25).
  • step S27 the maximum output in the parallel running mode calculated using the power loss calculated by the parallel maximum output calculation unit 55 and the maximum output in the series running mode calculated using the power loss acquired by the series maximum output calculation unit 53 are calculated. Compare (step S27). When making a comparison, a margin may be added as hysteresis to either the parallel running mode or the series running mode. When the maximum output of the parallel running mode is larger than the series maximum output (step S27: Yes), the parallel running mode is selected (switching from the series running mode to the parallel running mode) (step S29).
  • step S27 if the maximum output in the parallel running mode calculated using the power loss calculated by the parallel maximum output calculation unit 55 is less than or equal to the power loss acquired by the series maximum output calculation unit 53 (step S27: No), Select series running mode (maintain series running mode).
  • the parallel maximum output calculation unit 55 calculates the output power for driving when the parallel driving mode is selected. Since the maximum output in the parallel running mode is calculated using the loss of the motor 5 and the generator 7, the maximum output in the parallel running mode can be appropriately calculated even when the series running mode is selected. Furthermore, even if an output exceeding the threshold is requested while the parallel running mode is selected, the series maximum output calculation unit 53 calculates the series running using the loss of the running motor 5 and the generator 7 when the series running mode is selected. Since the maximum output of the mode is calculated, the maximum output of the series driving mode can be appropriately calculated even when the parallel driving mode is selected.
  • the driving mode determining unit 57 compares the maximum output of the series driving mode calculated in this way with the maximum output of the parallel driving mode and determines the driving mode with a large maximum output, so that the driving mode selecting unit 51 , you can select a driving mode with truly high maximum output. Thereby, the driver can obtain the desired output within the output limit of the plug-in hybrid vehicle 100.

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Abstract

ハイブリッド自動車の走行制御装置の走行モード選択部は、発電機の最高出力又はエンジンの最高出力のうち小さい値に、前記走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力を加算した値から、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を減算した値を前記シリーズ走行モードの最大出力とするシリーズ最大出力算出部と、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力から減算した値に、前記走行モードを選択する時のエンジン回転速度におけるエンジンの出力を加算した値を前記パラレル走行モードの最大出力とするパラレル最大出力算出部と、前記シリーズ最大出力算出部で求められたシリーズ走行モードの最大出力と前記パラレル最大出力算出部で求められたパラレル走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定する走行モード決定部とを含む。

Description

ハイブリッド自動車の走行制御装置
　本開示は、ハイブリッド自動車の走行制御装置に関する。
　特許文献１には、速度、充電率、及びアクセル開度等の情報に基づいて、クラッチを制御することによって、パラレル走行モード、シリーズ走行モード、及びＥＶ走行モードの中からいずれか１つの走行モードに切り替える走行モード制御部が開示されている。パラレル走行モードでは、走行モード制御部は、クラッチを接続し、エンジンとフロントモータの両方によって前輪駆動軸を駆動する。シリーズ走行モードでは、走行モード制御部は、クラッチを開放し、エンジンで発電機を駆動し、発電機で発電した電力をフロントモータ及びリアモータに供給し、フロントモータ及びリアモータが前輪駆動軸及び後輪駆動軸を駆動する。ＥＶ走行モードでは、走行モード制御部は、クラッチを解放し、駆動用バッテリの電力をフロントモータ及びリアモータに供給し、フロントモータ及びリアモータが前輪駆動軸及び後輪駆動軸を駆動する。
国際公開第２０２１－２６１２４７号公報
　ところで、特許文献１には開示されていないが、ハイブリッド自動車の走行制御装置は、予め定められた閾値を超える出力が要求された場合に、パラレル走行モード又はシリーズ走行モードのうち、ハイブリッド自動車が出力可能な最大出力が大きな走行モードが選択されるように構成されている。
　しかしながら、パラレル走行モードとシリーズ走行モードでは走行用モータ及び発電機の損失が異なるにもかかわらず、パラレル走行モード選択中はパラレル走行モードの損失（走行用モータ及び発電機の損失）を用いてシリーズ走行モードの最大出力を計算し、シリーズ走行モード選択中はシリーズ走行モードの損失（走行用モータ及び発電機の損失）を用いてパラレル走行モードの最大出力を計算していた。これにより、パラレル走行モード選択中はシリーズ走行モードの最大出力が過大に算出され、シリーズ走行モード選択中はパラレル走行モードの最大出力が過小に算出されていた。
　上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、シリーズ走行モード選択中であってもパラレル走行モードの最大出力を適切に算出でき、パラレル走行モード選択中であってもシリーズ走行モードの最大出力を適切に算出できるハイブリッド自動車の走行制御装置を提供することを目的とする。
　（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るハイブリッド自動車の走行制御装置は、駆動輪を駆動する走行用モータと、前記駆動輪及び発電機を駆動するエンジンと、前記発電機によって発電された電力を蓄電する駆動用バッテリとを備え、前記エンジンが前記発電機を駆動することで発電された電力及び前記駆動用バッテリから供給された電力によって前記走行用モータが前記駆動輪を駆動するシリーズ走行モード、又は前記エンジンが前記駆動輪を駆動するとともに前記駆動用バッテリから供給された電力によって前記走行用モータが前記駆動輪を駆動するパラレル走行モードのいずれか一方を選択可能なハイブリッド自動車の走行制御装置であって、予め定められた閾値を超える出力が要求された場合に、前記シリーズ走行モード又は前記パラレル走行モードのうち、前記ハイブリッド自動車が出力可能な最大出力が大きな走行モードを選択する走行モード選択部を備え、前記走行モード選択部は、発電機の最高出力又はエンジンの最高出力のうち小さい値に、前記走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力を加算した値から、前記シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を減算した値を前記シリーズ走行モードの最大出力とするシリーズ最大出力算出部と、前記パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力から減算した値に、前記走行モードを選択する時のエンジン回転速度における前記エンジンの出力を加算した値を前記パラレル走行モードの最大出力とするパラレル最大出力算出部と、前記パラレル最大出力算出部で求められたパラレル走行モードの最大出力と前記シリーズ最大出力算出部で求められたシリーズ走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定する走行モード決定部とを含む。
　上記（１）の構成によれば、シリーズ走行モード選択中に閾値を超える出力が要求された場合でも、パラレル最大出力算出部は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を用いてパラレル走行モードの最大出力を計算するので、シリーズ走行モード選択中であってもパラレル走行モードの最大出力を適切に算出できる。また、パラレル走行モード選択中に閾値を超える出力が要求された場合でも、シリーズ最大出力算出部は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を用いてシリーズ走行モードの最大出力を計算するので、パラレル走行モード選択中であってもシリーズ走行モードの最大出力を適切に算出できる。そして、走行モード決定部は、このように算出されたシリーズ走行モードの最大出力とパラレル走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定するので、走行モード選択部は、真に最大出力が大きな走行モードを選択できる。これにより、ドライバは、ハイブリッド自動車の出力限界の枠内で求める出力を得ることができる。
　（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記パラレル走行モード選択中は、前記パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行用モータを制御するモータ制御ユニット及び前記発電機を制御する発電機制御ユニットから取得する。
　上記（２）の構成によれば、パラレル走行モード選択中はモータ制御ユニット及び発電機制御ユニットから取得した損失を走行用モータ及び発電機の損失とする。これは、パラレル走行モード選択中にモータ制御ユニット及び発電機制御ユニットから取得した損失は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失だからである。これにより、パラレル走行モード選択中は、パラレル走行モードにおける損失計算を省くことができる。
　（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、前記シリーズ走行モード選択中は、前記シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行用モータを制御するモータ制御ユニット及び前記発電機を制御する発電機制御ユニットから取得する。
　上記（３）の構成によれば、シリーズ走行モード選択中はモータ制御ユニット及び発電機制御ユニットから取得した損失を走行用モータ及び発電機の損失とする。これは、シリーズ走行モード選択中にモータ制御ユニット及び発電機制御ユニットから取得した損失は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失だからである。これにより、シリーズ走行モード選択中は、シリーズ走行モードにおける損失計算を省くことができる。
　（４）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記走行用モータの損失は、前記走行用モータのトルク及び回転速度に前記走行用モータの損失が関連付けられたモータ損失マップによって求められ、前記発電機の損失は、前記発電機のトルク及び回転速度に前記発電機の損失が関連付けられた発電機損失マップによって求められる。
　上記（４）の構成によれば、走行用モータのトルク及び回転速度によって走行用モータの損失が求められ、発電機のトルク及び回転速度によって発電機の損失が求められる。これにより、走行用モータ及び発電機の損失計算を簡略化できる。
　（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、前記パラレル走行モードを選択した時の発電機の損失は、前記発電機損失マップにおいて、前記発電機のトルクが０のときの損失である。
　上記（５）の構成によれば、シリーズ走行モード選択中にパラレル走行モードを選択した時の発電機の損失を簡単に求めることができる。
　本発明の少なくとも一実施形態によれば、シリーズ走行モード選択中であってもパラレル走行モードの最大出力を適切に算出でき、パラレル走行モード選択中であってもシリーズ走行モードの最大出力を適切に算出できる。
本発明の実施形態に係る走行制御装置が搭載されるプラグインハイブリッド自動車の構成を概略的に示す図である。 図１に示したハイブリッド自動車の制御構成を示すブロック図である。 シリーズ走行モードにおける最大出力の計算を説明するための図である。 パラレル走行モードにおける最大出力の計算を説明するための図である。 パラレル走行モード選択中にシリーズ走行モードを選択した時の走行用モータの損失計算を説明するための図である。 パラレル走行モード選択中にシリーズ走行モードを選択した時の発電機の損失計算を説明するための図である。 シリーズ走行モード選択中にパラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失計算を説明するための図である。 本発明の実施形態に係るプラグインハイブリッド自動車の走行制御装置の制御内容を示すフロチャートである。
　以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　図１は、本発明の実施形態に係る走行制御装置１が搭載されるプラグインハイブリッド自動車１００の構成を概略的に示す図である。
　本発明の実施形態に係る走行制御装置１は、外部充電可能かつ外部給電可能なプラグインハイブリッド自動車１００に搭載されるが、これ以外のハイブリッド自動車、例えば、外部充電ができないハイブリッド自動車にも搭載可能である。また、本発明の実施形態に係る走行制御装置１が搭載されるプラグインハイブリッド自動車１００は、四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車であるが、二輪駆動のハイブリッド自動車にも搭載可能である。
　図１に示すように、本発明の実施形態に係る走行制御装置１が搭載されるプラグインハイブリッド自動車１００は、駆動輪３を駆動する走行用モータ５と、駆動輪３及び発電機７を駆動するエンジン９と、発電機７で発電された電力を蓄電する駆動用バッテリ１１とを備えている。四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００では、走行用モータ５は前輪１３を駆動するフロントモータ１５と後輪１７を駆動するリアモータ１９であって、エンジン９が前輪１３を駆動するが、エンジン９が後輪１７を駆動するものであってもよい。
　フロントモータ１５はフロントトランスアクスル２１を介して前輪駆動軸２３に接続され、フロントモータ１５の駆動力が減速されて前輪駆動軸２３に伝達され前輪１３を駆動する。リアモータ１９はリアトランスアクスル２５を介して後輪駆動軸２７に接続され、リアモータ１９の駆動力が減速されて後輪駆動軸２７に伝達され後輪１７を駆動する。エンジン９はフロントトランスアクスル２１を介して前輪駆動軸２３及び発電機７に接続され、エンジン９の駆動力が減速されて前輪駆動軸２３及び発電機７に伝達され前輪１３及び発電機７を駆動する。フロントトランスアクスル２１にはエンジン９から前輪駆動軸２３への駆動力の伝達を遮断するクラッチ２９が設けられ、クラッチ２９を接続することでエンジン９から前輪駆動軸２３へ駆動力を伝達する一方、クラッチ２９を解放することでエンジン９から前輪駆動軸２３への駆動力の伝達を遮断する。
　フロントモータ１５及び発電機７はパワードライブユニット３１を介して駆動用バッテリ１１に接続されている。パワードライブユニット３１にはフロントモータ制御ユニット３３及び発電機制御ユニット３５が設けられている。フロントモータ制御ユニット３３はフロントモータ１５を制御するとともに、電力を直流から交流又は交流から直流に変換するユニットであって、フロントモータ１５の損失電力及び回転速度を管理する。また、発電機制御ユニット３５は発電機７を制御するとともに、発電機７で発電された電力を交流から直流に整流するユニットであって、発電機７の損失電力及び回転速度を管理する。
　リアモータ１９はリアモータ制御ユニット３７を介して駆動用バッテリ１１に接続されている。リアモータ制御ユニット３７は、リアモータ１９を制御するとともに、電力を直流から交流又は交流から直流に変換するユニットであって、リアモータ１９の損失電力及び回転速度を管理する。
　エンジン９には燃料タンク３９が接続され、エンジン９には燃料タンク３９から燃料が供給される。また、エンジン９にはエンジン制御ユニット４１が接続されている。エンジン制御ユニット４１はエンジン９を制御するユニットであって、エンジン９は燃料タンク３９から供給された燃料が燃焼することで運転される。
　駆動用バッテリ１１にはバッテリ管理ユニット４３が設けられ、駆動用バッテリ１１の充電率（ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ　Ｏｆ　Ｃｈａｒｇｅ）、バッテリ温度、駆動用バッテリ１１の最大出力が管理される。
　フロントモータ制御ユニット３３、発電機制御ユニット３５、リアモータ制御ユニット３７、エンジン制御ユニット４１及びバッテリ管理ユニット４３は、車載ネットワークＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介して車両制御ユニット４５に接続されている。これにより、フロントモータ制御ユニット３３、発電機制御ユニット３５、リアモータ制御ユニット３７、エンジン制御ユニット４１及びバッテリ管理ユニット４３は車両制御ユニット４５に管理され、車両制御ユニット４５の指令によってフロントモータ制御ユニット３３、発電機制御ユニット３５、リアモータ制御ユニット３７及びエンジン制御ユニット４１は、フロントモータ１５、発電機７、リアモータ１９、及びエンジン９を制御する。
　車両制御ユニット４５には、アクセルポジションセンサ（図示せず）が接続され、アクセルペダル４７の踏み込み量及び踏み込み速度が入力される。
　本発明の実施形態に係る走行制御装置１が搭載されるプラグインハイブリッド自動車１００は、ＥＶ走行モード、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードが択一的に選択可能である。ＥＶ走行モードは駆動用バッテリ１１から供給された電力だけで走行用モータ５が駆動輪３を駆動する走行モードであって、四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００ではフロントモータ１５が前輪１３を駆動しリアモータ１９が後輪１７を駆動する。シリーズ走行モードはエンジン９が発電機７を駆動することで発電された電力及び駆動用バッテリ１１から供給された電力によって走行用モータ５が駆動輪３を駆動する走行モードであって、四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００ではフロントモータ１５が前輪１３を駆動しリアモータ１９が後輪１７を駆動する。本実施形態に係るシリーズ走行モードでは、クラッチ２９を解放することでエンジン９から前輪駆動軸２３への駆動力の伝達を遮断する。パラレル走行モードはエンジン９が駆動輪３を駆動するとともに駆動用バッテリ１１から供給された電力によって走行用モータ５が駆動輪３を駆動する走行モードであって、四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００ではエンジン９とフロントモータ１５が前輪１３を駆動しリアモータ１９が後輪１７を駆動する。本実施形態に係るパラレル走行モードでは、クラッチ２９を接続することでエンジン９から前輪駆動軸２３へ駆動力を伝達する。
　本発明の実施形態に係る走行制御装置１が搭載されるプラグインハイブリッド自動車１００では、予め定められた閾値を超える出力がプラグインハイブリッド自動車１００に要求され、駆動用バッテリ１１から供給される電力だけではプラグインハイブリッド自動車１００に要求された出力を賄えない場合に、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードが選択される。
　本発明の実施形態に係る走行制御装置１は、上述したフロントモータ制御ユニット３３、発電機制御ユニット３５、リアモータ制御ユニット３７、エンジン制御ユニット４１、バッテリ管理ユニット４３、及び車両制御ユニット４５によって構成される。これらはそれぞれ演算装置、命令や情報を格納するレジスタ、及び周辺回路等から構成されるプロセッサ（図示せず）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ（図示せず）、及び入力インタフェース（図示せず）によって構成される。
　図２に示すように、本発明の実施形態に係る走行制御装置１は、フロントモータ制御ユニット３３及びリアモータ制御ユニット３７を含むモータ制御ユニット４９、発電機制御ユニット３５、エンジン制御ユニット４１、及びバッテリ管理ユニット４３、及び車両制御ユニット４５を含んでいる。車両制御ユニット４５からモータ制御ユニット４９、発電機制御ユニット３５、エンジン制御ユニット４１にトルク指令（Ｎｍ指令）を出力する一方、モータ制御ユニット４９、発電機制御ユニット３５から制御制御ユニットに損失電力及び回転速度が入力され、バッテリ制御ユニットから車両制御ユニット４５に上限電力等が入力される。
　車両制御ユニット４５には、アクセルポジションセンサから予め定められた閾値を超える出力が要求された場合に、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードのうち、プラグインハイブリッド自動車１００が出力可能な最大出力が大きな走行モードを選択する走行モード選択部５１が設けられている。
　走行モード選択部５１は、シリーズ最大出力算出部５３、パラレル最大出力算出部５５、及び走行モード決定部５７を含んでいる。
　図３Ａに示すように、シリーズ最大出力算出部５３は、シリーズ走行モードにおいてプラグインハイブリッド自動車１００が出力可能な最大出力を算出する。本実施形態に係るシリーズ走行モードでは、クラッチ２９を解放することでエンジン９から駆動軸（前輪駆動軸２３）への駆動力の伝達を遮断するので、エンジン９の回転速度にかかわらず、プラグインハイブリッド自動車１００が出力可能な最大出力は走行用モータ５の最高出力以下に制限される。したがって、シリーズ走行モードにおける四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００の最大出力は、フロントモータ１５の最高出力とリアモータ１９の最高出力を加算した出力以下に制限される。
　シリーズ最大出力算出部５３は、発電機７の最高出力又はエンジン９の最高出力のうち小さい値に、走行モードを選択する時の駆動用バッテリ１１の最大出力を加算した値から、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失を減算した値をシリーズ走行モードの最大出力とする。ここで、発電機７の最高出力又はエンジン９の最高出力のうち小さい値とするのは、発電機７の発電電力が発電機７の最高出力及びエンジン９の最高出力によって制限されるからである。尚、プラグインハイブリッド自動車１００の損失には、走行用モータ５及び発電機７の損失のほか、補機類の消費電力があるが、補機類の消費電力はシリーズ走行モードとパラレル走行モードにおいて同じように消費されるので、本実施形態では損失の計算から除外するものとする。また、最大出力の計算では、プラグインハイブリッド自動車１００の損失に補機類の損失を含める必要があるが、シリーズ走行モードとパラレル走行モードにおいて同じように消費されるので、どちらの最大出力の計算においても同じ値を使用する。
　図３Ｂに示すように、パラレル最大出力算出部５５は、パラレル走行モードにおいてプラグインハイブリッド自動車１００が出力可能な最大出力を算出する。本実施形態に係るパラレル走行モードでは、走行用モータ５の最大出力は走行用モータ５の最高出力以下に制限される。したがって、四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００の走行用モータ５の最大出力は、フロントモータ１５の最高出力とリアモータ１９の最高出力を加算した出力以下に制限される。
　パラレル最大出力算出部５５は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失を、走行モードを選択する時の駆動用バッテリ１１の最大出力から減算した値に、走行モードを選択する時のエンジン回転速度におけるエンジン９の出力を加算した値をパラレル走行モードの最大出力とする。ここで、走行モードを選択する時のエンジン回転速度におけるエンジン９の出力とするのは、パラレル走行モードではクラッチ２９を接続することでエンジン９から駆動軸（前輪駆動軸２３）へ駆動力を伝達するので、走行モードを選択する時のエンジン回転速度によって制限されるからである。尚、プラグインハイブリッド自動車１００の損失には、走行用モータ５及び発電機７の損失のほか、補機類の消費電力があるが、補機類の消費電力はパラレル走行モードとシリーズ走行モードにおいて同じように消費されるので、本実施形態では損失の計算から除外するものとする。また、最大出力の計算では、プラグインハイブリッド自動車１００の損失に補機類の損失を含める必要があるが、シリーズ走行モードとパラレル走行モードにおいて同じように消費されるので、どちらの最大出力の計算においても同じ値を使用する。
　走行用モータ５の損失（損失電力）は、走行用モータ５のトルク及び回転速度に走行用モータ５の損失（損失電力）が関連付けられた三次元のモータ損失マップ（Ｍｌｏｓｓ＿ＭＡＰ）によって求める。よって、モータの損失（損失電力）は、下記の数式１によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　このように走行用モータ５の損失（損失電力）をモータ損失マップによって求めることにすれば、走行用モータ５のトルク及び回転速度によって走行用モータ５の損失が求められ、走行用モータ５の損失計算を簡略化できる。
　発電機７の損失（損失電力）を発電機７のトルク及び回転速度に発電機７の損失（損失電力）が関連付けられた三次元の発電機損失マップ（Ｇｌｏｓｓ＿ＭＡＰ）によって求める。よって、発電機７の損失（損失電力）は下記の数式２によって表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　このように発電機７の損失（損失電力）を発電機損失マップによって求めることにすれば、発電機７のトルク及び回転速度によって発電機７の損失が求められ、発電機７の損失計算を簡略化できる。
　図４Ａに示すように、シリーズ最大出力算出部５３では、パラレル走行モード選択中は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５の損失（損失電力）を算出する。シリーズ走行モードでは、エンジン９は発電するだけであり、走行用モータ５だけでドライバの要求する駆動トルクを出力する。そのため、シリーズ最大出力算出部５３では、ドライバの出力要求（駆動トルク）を車軸（前輪駆動軸２３又は後輪駆動軸２７）から走行用モータ５の出力軸までのギヤ比によって走行用モータ５のトルク［Ｍｔｒｑ＿ＳＲ］に変換する。モータ制御ユニット４９から取得した走行用モータ５の回転速度［Ｍｒｐｍ＿ＳＲ］（センサ値）と走行用モータ５のトルク［Ｍｔｒｑ＿ＳＲ］をモータ損失マップ（Ｍｌｏｓｓ＿ＭＡＰ）にあてはめることで、走行用モータ５の損失電力を求める。よって、パラレル走行モード選択中にシリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５の損失電力［Ｍｌｏｓｓ＿ＳＲ］は、下記の数式３で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図４Ｂに示すように、シリーズ最大出力算出部５３では、パラレル走行モード選択中は、シリーズ走行を選択した時の走行用モータ５の損失（損失電力）を算出する。シリーズ走行モードでは、予め定められた閾値を超える出力が要求された場合にエンジン９又は発電機７はいずれか一方の最高出力で運転される。エンジン９の最高出力及び発電機７の最高出力はそれぞれ固有の値であり、エンジン９の性能及び発電機７の性能によって決定される。そのため、シリーズ最大出力算出部５３では、エンジン９の最高出力及び最高出力時の回転速度を単位換算係数で換算することでエンジン９のトルクを求め、このエンジン９のトルクをエンジン９の出力軸（クランク軸）から発電機７の入力軸までのギヤ比によって発電機７のトルク［Ｇｔｒｑ＿ＳＲ］に変換する。よって、パラレル走行モード選択中にシリーズ走行モードを選択した時の発電機７のトルク［Ｇｔｒｑ＿ＳＲ］は、下記の数式４で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、エンジン９の最高出力時の回転速度をエンジン９の出力軸（クランク軸）から発電機７の入力軸までのギヤ比によって発電機７の回転速度［Ｇｒｐｍ＿ＳＲ］に変換する。このように求めた発電機７のトルク［Ｇｔｒｑ＿ＳＲ］と発電機７の回転速度［Ｇｒｐｍ＿ＳＲ］を発電機損失マップ（Ｇｌｏｓｓ＿ＭＡＰ）にあてはめることで、発電機７の損失電力を求める。よって、パラレル走行モード選択中にシリーズ走行モードを選択した時の発電機７の損失電力［Ｇｌｏｓｓ＿ＳＲ］は、下記の数式５で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　図５に示すように、パラレル最大出力算出部５５では、シリーズ走行モード選択中は、パラレル走行を選択した時の走行用モータ５の損失（損失電力）を算出する。パラレル走行モードでは、エンジン９が駆動トルクを出力し、エンジン９だけでは足りない駆動トルクを走行用モータ５が出力する。これにより、走行用モータ５の駆動トルク［Ｍｔｒｑ＿ＰＲ］は、ドライバの出力要求（駆動トルク）とエンジン９の最大トルクの差となる。そのため、パラレル最大出力算出部５５では、プラグインハイブリッド自動車１００の車速を車軸（前輪駆動軸２３）からエンジン９の出力軸（クランク軸）までのギヤ比によってエンジン９の回転速度に変換する。エンジン９の回転速度に最大トルクを関連付けたエンジン最大トルク計算マップにエンジン９の回転速度をあてはめることでエンジン９の最大トルクを求め、エンジン９の最大トルクをエンジン９の出力軸（クランク軸）から走行用モータ５の出力軸までのギヤ比によって走行用モータ５の出力軸における駆動トルク（エンジン９の最大トルク）に変換する。一方、ドライバの出力要求（駆動トルク）を車軸（前輪駆動軸２３又は後輪駆動軸２７）から走行用モータ５の出力軸までのギヤ比によって走行用モータ５の出力軸における駆動トルク（ドライバの出力要求）に変換する。そして、走行用モータ５の出力軸におけるドライバの出力要求（駆動トルク）とエンジン９の最大トルク（駆動トルク）の差分を求めることによって走行用モータ５のトルク［Ｍｔｒｑ＿ＰＲ］を求める。モータ制御ユニット４９から取得した走行用モータ５の回転速度［Ｍｒｐｍ＿ＰＲ］（センサ値）と走行用モータ５のトルク［Ｍｔｒｑ＿ＰＲ］をモータ損失マップ（Ｍｌｏｓｓ＿ＭＡＰ）にあてはめることで、走行用モータ５の損失電力［Ｍｌｏｓｓ＿ＰＲ］を求める。よって、シリーズ走行モード選択中にパレレル走行モードを選択した時の走行用モータ５の損失電力［Ｍｌｏｓｓ＿ＰＲ］は、下記の数式６で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　パラレル最大出力算出部５５では、シリーズ走行モード選択中は、パラレル走行モードを選択した時の発電機７の損失（損失電力）を算出する。パラレル走行モードでは、予め定められた閾値を超える出力が要求された場合に発電機７では発電しないため、発電機７には無負荷損失のみが発生する。これにより、発電機７のトルクは０［０Ｎｍ］である。また、発電機７の回転速度はシリーズ走行モード選択中のプラグインハイブリッド自動車１００の車速でクラッチ２９が接続されると仮定できる。そのため、パラレル最大出力算出部５５では、エンジン９の回転速度をエンジン９の出力軸（クランク軸）から発電機７の入力軸までのギヤ比によって発電機７の回転速度［Ｇｒｐｍ］に変換する。発電機７の回転速度［Ｇｒｐｍ］と発電機７のトルク０［０Ｎｍ］を発電機損失マップにあてはめることで、発電機７の損失電力［Ｇｌｏｓｓ＿ＰＲ］を求める。よって、シリーズ走行モード選択中にパラレル走行モードを選択した時の発電機７の損失電力［Ｇｌｏｓｓ＿ＰＲ］は、下記の数式７で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　このように、パラレル走行モードを選択した時の発電機７の損失は、発電機損失マップにおいて発電機７のトルクが０のときの損失であるから、シリーズモード選択中にパラレル走行モードを選択した時の発電機７の損失を簡単に求めることができる。
　シリーズ最大出力算出部５３では、シリーズ走行モード選択中は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５の損失（損失電力）をモータ制御ユニット４９から取得する。四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００では、フロントモータ１５の損失電力をフロントモータ制御ユニット３３から取得し、リアモータ１９の損失電力をリアモータ制御ユニット３７から取得する。また、シリーズ最大出力算出部５３は、シリーズ走行モード選択中は、シリーズ走行モードを選択した時の発電機７の損失を発電機制御ユニット３５から取得する。
　そして、シリーズ走行モード選択中はモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から取得した損失を走行用モータ５及び発電機７の損失とする。これは、シリーズ走行モード選択中にモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から取得した損失は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失だからである。これにより、シリーズ走行モード選択中は、シリーズ走行モードにおける損失計算を省くことができる。
　パラレル最大出力算出部５５では、パラレル走行モード選択中は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ５の損失（損失電力）をモータ制御ユニット４９から取得する。四輪駆動のプラグインハイブリッド自動車１００では、フロントモータ１５の損失電力をフロントモータ制御ユニット３３から取得し、リアモータ１９の損失電力をリアモータ制御ユニット３７から取得する。パラレル最大出力算出部５５は、パラレル走行モード選択中は、パラレル走行モードを選択した時の発電機７の損失を発電機制御ユニット３５から取得する。
　そして、パラレル走行モード選択中はモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から取得した損失を走行用モータ５及び発電機７の損失とする。これは、パラレル走行モード選択中にモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から取得した損失は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失だからである。これにより、パラレル走行モード選択中は、パラレル走行モードにおける損失計算を省くことができる。
　走行モード決定部５７は、シリーズ最大出力算出部５３で求められたシリーズ走行モードの最大出力とパラレル最大出力算出部５５で求められたパラレル走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定する。
　図６に示すように、走行制御装置１は、パラレル走行モード選択中か否かを判断する（ステップＳ１１）。パラレル走行モード選択中と判断すると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、シリーズ最大出力算出部５３がシリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失電力を算出し（ステップＳ１３）、パラレル最大出力算出部５５がモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から走行用モータ５及び発電機７の損失電力を取得する（ステップＳ１５）。
　そして、シリーズ最大出力算出部５３で算出された損失電力を用いて算出したシリーズ走行モードの最大出力とパラレル最大出力算出部５５で取得した損失電力を用いて算出したパラレル走行モードの最大出力とを比較する（ステップＳ１７）。比較の際には、シリーズ走行モード又はパラレル走行モードのどちらか一方にヒステリシスとしてマージンを付与して比較してもよい。そして、シリーズ走行モードの最大出力がパラレル走行モードの最大出力よりも大きい場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）には、シリーズ走行モードを選択する（パラレル走行モードからシリーズ走行モードに切り替える）（ステップＳ１９）。一方、シリーズ最大出力算出部５３で算出された損失電力を用いて算出したシリーズ走行モードの最大出力がパラレル最大出力算出部５５で取得した損失電力を用いて算出したパラレル走行モードの最大出力以下である場合（ステップＳ１７：Ｎｏ）には、パラレル走行モードを選択する（パラレル走行モードを維持する）。
　シリーズ走行モード選択中と判断すると（ステップＳ１１：Ｎｏ，ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、シリーズ最大出力算出部５３がモータ制御ユニット４９及び発電機制御ユニット３５から走行用モータ５及び発電機７の損失電力を取得し（ステップＳ２３）、パラレル最大出力算出部５５がシリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失電力を算出する（ステップＳ２５）。
　そして、パラレル最大出力算出部５５で算出された損失電力を用いて算出したパラレル走行モードの最大出力とシリーズ最大出力算出部５３で取得した損失電力を用いて算出したシリーズ走行モードの最大出力とを比較する（ステップＳ２７）。比較の際には、パラレル走行モード又はシリーズ走行モードのどちらか一方にヒステリシスとしてマージンを付与して比較してもよい。パラレル走行モードの最大出力がシリーズ最大出力よりも大きい場合（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）には、パラレル走行モードを選択する（シリーズ走行モードからパラレル走行モードに切り替える）（ステップＳ２９）。一方、パラレル最大出力算出部５５で算出された損失電力を用いて算出したパラレル走行モードの最大出力がシリーズ最大出力算出部５３で取得した損失電力以下である場合（ステップＳ２７：Ｎｏ）には、シリーズ走行モードを選択する（シリーズ走行モードを維持する）。
　本発明の実施形態に係る走行制御装置１によれば、シリーズ走行モード選択中に閾値を超える出力が要求された場合でも、パラレル最大出力算出部５５は、パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失を用いてパラレル走行モードの最大出力を計算するので、シリーズ走行モード選択中であってもパラレル走行モードの最大出力を適切に算出できる。また、パラレル走行モード選択中に閾値を超える出力が要求された場合でも、シリーズ最大出力算出部５３は、シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ５及び発電機７の損失を用いてシリーズ走行モードの最大出力を計算するので、パラレル走行モード選択中であってもシリーズ走行モードの最大出力を適切に算出できる。そして、走行モード決定部５７は、このように算出されたシリーズ走行モードの最大出力とパラレル走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定するので、走行モード選択部５１は、真に最大出力が大きな走行モードを選択できる。これにより、ドライバは、プラグインハイブリッド自動車１００の出力限界の枠内で求める出力を得ることができる。
１　　走行制御装置
３　　駆動輪
５　　走行用モータ
７　　発電機
９　　エンジン
１１　　駆動用バッテリ
１３　　前輪
１５　　フロントモータ
１７　　後輪
１９　　リアモータ
２１　　フロントトランスアクスル
２３　　前輪駆動軸（車軸）
２５　　リアトランスアクスル
２７　　後輪駆動軸（車軸）
２９　　クラッチ
３１　　パワードライブユニット
３３　　フロントモータ制御ユニット
３５　　発電機制御ユニット
３７　　リアモータ制御ユニット
３９　　燃料タンク
４１　　エンジン制御ユニット
４３　　バッテリ管理ユニット
４５　　車両制御ユニット
４７　　アクセルペダル
４９　　モータ制御ユニット
５１　　走行モード選択部
５３　　シリーズ最大出力算出部
５５　　パラレル最大出力算出部
５７　　走行モード決定部
１００　　プラグインハイブリッド自動車

Claims (5)

  1. 　駆動輪を駆動する走行用モータと、
    　前記駆動輪及び発電機を駆動するエンジンと、
    　前記発電機によって発電された電力を蓄電する駆動用バッテリと
    を備え、
    　前記エンジンが前記発電機を駆動することで発電された電力及び前記駆動用バッテリから供給された電力によって前記走行用モータが前記駆動輪を駆動するシリーズ走行モード、又は前記エンジンが前記駆動輪を駆動するとともに前記駆動用バッテリから供給された電力によって前記走行用モータが前記駆動輪を駆動するパラレル走行モードのいずれか一方を選択可能なハイブリッド自動車の走行制御装置であって、
    　予め定められた閾値を超える出力が要求された場合に、前記シリーズ走行モード又は前記パラレル走行モードのうち、前記ハイブリッド自動車が出力可能な最大出力が大きな走行モードを選択する走行モード選択部を備え、
    　前記走行モード選択部は、
    　発電機の最高出力又はエンジンの最高出力のうち小さい値に、前記走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力を加算した値から、前記シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を減算した値を前記シリーズ走行モードの最大出力とするシリーズ最大出力算出部と、
    　前記パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行モードを選択する時の駆動用バッテリの最大出力から減算した値に、前記走行モードを選択する時のエンジン回転速度における前記エンジンの出力を加算した値を前記パラレル走行モードの最大出力とするパラレル最大出力算出部と、
    　前記シリーズ最大出力算出部で求められたシリーズ走行モードの最大出力と前記パラレル最大出力算出部で求められたパラレル走行モードの最大出力とを比較し、最大出力が大きな走行モードを決定する走行モード決定部と
    を含む、ハイブリッド自動車の走行制御装置。
  2. 　前記パラレル走行モード選択中は、前記パラレル走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行用モータを制御するモータ制御ユニット及び前記発電機を制御する発電機制御ユニットから取得する、
    請求項１に記載のハイブリッド自動車の走行制御装置。
  3. 　前記シリーズ走行モード選択中は、前記シリーズ走行モードを選択した時の走行用モータ及び発電機の損失を、前記走行用モータを制御するモータ制御ユニット及び前記発電機を制御する発電機制御ユニットから取得する、
    請求項１又は２に記載のハイブリッド自動車の走行制御装置。
  4. 　前記走行用モータの損失は、前記走行用モータのトルク及び回転速度に前記走行用モータの損失が関連付けられたモータ損失マップによって求められ、
    　前記発電機の損失は、前記発電機のトルク及び回転速度に前記発電機の損失が関連付けられた発電機損失マップによって求められる、
    請求項１に記載のハイブリッド自動車の走行制御装置。
  5. 　前記パラレル走行モードを選択した時の発電機の損失は、前記発電機損失マップにおいて、前記発電機のトルクが０のときの損失である、
    請求項４に記載のハイブリッド自動車の走行制御装置。

     
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