JP2006298079A - ハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータの出力リミットによるショックの発生を防ぐことができるハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法を提供する。
【解決手段】 モータの状態に基づいて、モータトルク上限値1を設定するモータトルク上限値設定手段(ステップS5)と、モータトルク上限値1と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段(ステップS6)と、モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段(ステップS7)と、を備え、モード遷移制御手段は、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始する(ステップS10)。
【選択図】 図5
【解決手段】 モータの状態に基づいて、モータトルク上限値1を設定するモータトルク上限値設定手段(ステップS5)と、モータトルク上限値1と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段(ステップS6)と、モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段(ステップS7)と、を備え、モード遷移制御手段は、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始する(ステップS10)。
【選択図】 図5
Description
本発明は、エンジンとモータを駆動力発生源とするハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法に関する。
従来のハイブリッド車のモード遷移制御装置では、車速とアクセル開度から求めた要求駆動力とに基づいて、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへの遷移を開始している(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−165566号公報
しかしながら、従来技術では、モード遷移中に大きなモータトルクを要するため、モード遷移中にモータ出力にリミットがかかり、ショックを発生するという問題がある。一方、モード遷移中にモータ出力にリミットがかからないよう、必要以上にモード遷移開始タイミングにマージンを設けた場合には、モータのトルク範囲を最大限まで利用できず、駆動力要求に対する駆動力の追従性が悪化するという問題がある。
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移において、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータの出力リミットによるショックの発生を防ぐことができるハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御方法では、
駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定し、このモータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出し、前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出し、前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始することを特徴とする。
駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定し、このモータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出し、前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出し、前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始することを特徴とする。
よって、本発明にあっては、モード遷移時所要トルクを考慮し、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始するため、モータのトルク範囲を最大限に利用しつつ、モード遷移中のモータ出力にリミッタがかかることにより、ショックが発生するのを回避できる。
以下、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
まず、構成を説明する。
[ハイブリッド車の駆動系構成]
図1は、実施例1のハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、第1モータジェネレータMG1(モータ)と、第2モータジェネレータMG2(モータ)と、出力ギヤOG(出力部材)と、駆動力合成変速機TMと、を有する。
[ハイブリッド車の駆動系構成]
図1は、実施例1のハイブリッド車の駆動系を示す全体システム図である。実施例1におけるハイブリッド車の駆動系は、図1に示すように、エンジンEと、第1モータジェネレータMG1(モータ)と、第2モータジェネレータMG2(モータ)と、出力ギヤOG(出力部材)と、駆動力合成変速機TMと、を有する。
前記エンジンEは、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンであり、後述するエンジンコントローラ1からの目標エンジントルク指令に基づいて、スロットルバルブのバルブ開度等が制御される。
第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2は、ロータに永久磁石を埋設しステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。この同期型モータジェネレータは、インナーロータIRとステータSとアウターロータORとを径方向に重ね合わせた多層モータCMのうち、アウターロータORとステータSとで第1モータジェネレータMG1を構成し、アウターロータORとステータSとで第2モータジェネレータMG2を構成する。このインナーロータIRとアウターロータORとは、ステータSに対し、後述するモータコントローラ2からの制御指令に基づいて、インバータ3により作り出された三相交流を印加することによりそれぞれ独立に制御される。
駆動力合成変速機TMは、ラビニョウ型遊星歯車列PGRと、ローブレーキLBと、を有し、前記ラビニョウ型遊星歯車列PGRは、第1サンギヤS1と、第1ピニオンP1と、第1リングギヤR1と、第2サンギヤS2と、第2ピニオンP2と、第2リングギヤR2と、互いに噛み合う第1ピニオンP1と第2ピニオンP2とを支持する共通キャリアPCと、によって構成されている。つまり、ラビニョウ型遊星歯車PGRは、第1サンギヤS1と、第1リングギヤR1と、第2サンギヤS2と、第2リングギヤR2と、共通キャリアPCと、の5つの回転要素を有する。この5つの回転要素に対する入出力部材の連結関係について説明する。
第1サンギヤS1には、第1モータジェネレータMG1が連結されている。前記第1リングギヤR1は、ローブレーキLBを介してケースに固定可能に設けられている。前記第2サンギヤS2には、第2モータジェネレータMG2が連結されている。前記第2リングギヤR2には、エンジンクラッチECを介してエンジンEが連結されている。前記共通キャリアPCには、出力ギヤOGが直結されている。なお、出力ギヤOGからは、図外のディファレンシャルやドライブシャフトを介して左右の駆動輪に駆動力が伝達される。
上記連結関係により、図2に示す共線図上において、第1モータジェネレータMG1(第1サンギヤS1)、エンジンE(第2リングギヤR2)、出力ギアOG(共通キャリアPC)、ローブレーキLB(第1リングギヤR1)、第2モータジェネレータMG2(第2サンギヤS2)の順に配列され、ラビニョウ型遊星歯車列PGRの動的な動作を簡易的に表せる剛体レバーモデルを導入することができる。
ここで、「共線図」とは、差動歯車のギヤ比を考える場合、式により求める方法に代え、より簡単で分かりやすい作図により求める方法で用いられる速度線図であり、縦軸に各回転要素の回転数(回転速度)をとり、横軸に各回転要素をとり、各回転要素の間隔をサンギヤとリングギヤの歯数比に基づく共線図レバー比になるように配置したものである。
エンジンクラッチECとローブレーキLBは、後述する油圧制御装置5からの油圧により締結される多板摩擦クラッチと多板摩擦ブレーキであり、エンジンクラッチECは、図2の共線図上において、エンジンEと共に第2リングギヤR2の回転速度軸と一致する位置に配置され、ローブレーキLBは、図2の共線図上において、第1リングギヤR1の回転速度軸(出力ギヤOGの回転速度軸と第2サンギヤS2の回転速度軸との間の位置)に配置される。
[ハイブリッド車の制御系構成]
実施例1におけるハイブリッド車の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、油圧制御装置5と、統合コントローラ6と、アクセル開度センサ7と、車速センサ8と、エンジン回転数センサ9と、第1モータジェネレータ回転数センサ10と、第2モータジェネレータ回転数センサ11と、第2リングギヤ回転数センサ12と、を有して構成されている。
実施例1におけるハイブリッド車の制御系は、図1に示すように、エンジンコントローラ1と、モータコントローラ2と、インバータ3と、バッテリ4と、油圧制御装置5と、統合コントローラ6と、アクセル開度センサ7と、車速センサ8と、エンジン回転数センサ9と、第1モータジェネレータ回転数センサ10と、第2モータジェネレータ回転数センサ11と、第2リングギヤ回転数センサ12と、を有して構成されている。
前記エンジンコントローラ1は、アクセル開度センサ7からのアクセル開度APとエンジン回転数センサ9からのエンジン回転数Neを入力する統合コントローラ6からの目標エンジントルク指令に応じ、エンジン動作点(Ne,Te)を制御する指令を、例えば、図外のスロットルバルブアクチュエータへ出力する。
前記モータコントローラ2は、レゾルバによる両モータジェネレータ回転数センサ10,11からのモータジェネレータ回転数N1,N2を入力する統合コントローラ6からの目標モータジェネレータトルク指令に応じ、第1モータジェネレータMG1のモータ動作点(N1,T1)と、第2モータジェネレータMG2のモータ動作点(N2,T2)と、をそれぞれ独立に制御する指令(デバイス制御信号)をインバータ3へ出力する。なお、このモータコントローラ2からは、バッテリ4の充電状態をあらわすバッテリS.O.Cの情報が統合コントローラ6に対して出力される。
前記インバータ3は、前記第1モータジェネレータMG1と第2モータジェネレータMG2との各ステータコイルに接続され、モータコントローラ2からの指令により独立した三相交流を作り出す。このインバータ3には、力行時に放電し回生時に充電するバッテリ4が接続されている。
前記油圧制御装置5は、統合コントローラ6からの油圧指令を受け、エンジンクラッチECと、ローブレーキLBと、の締結油圧制御および解放油圧制御を行う。この締結油圧制御および解放油圧制御には、滑り締結制御や滑り解放制御による半クラッチ制御も含む。
前記統合コントローラ6は、アクセル開度センサ7からのアクセル開度APと、車速センサ8からの車速VSPと、エンジン回転数センサ9からのエンジン回転数Neと、第1モータジェネレータ回転数センサ10からの第1モータジェネレータ回転数N1と、第2モータジェネレータ回転数センサ11からの第2モータジェネレータ回転数N2と、第2リングギヤ回転数センサ12からの入力回転速度(エンジン入力軸回転数)ωi等の情報を入力し、所定の演算処理を行う。そして、エンジンコントローラ1、モータコントローラ2、油圧制御装置5に対し演算処理結果にしたがって制御指令を出力する。
なお、統合コントローラ6とエンジンコントローラ1、および、統合コントローラ6とモータコントローラ2とは、情報交換のためにそれぞれ双方向通信線14、15により接続されている。
[ハイブリッド車の走行モード]
実施例1のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード(以下、「EVモード」という。)と、電気自動車固定変速モード(以下、「EV-LBモード」という。)と、ハイブリッド車固定変速モード(以下、「LBモード」という。)と、ハイブリッド車無段変速モード(以下、「E-iVTモード」という。)と、を有する。なお、前記「EVモード」と前記「EV-LBモード」とが「電気自動車走行モード」であり、前記「LBモード」と前記「E-iVTモード」が「ハイブリッド車走行モード」である。
実施例1のハイブリッド車における走行モードとしては、電気自動車無段変速モード(以下、「EVモード」という。)と、電気自動車固定変速モード(以下、「EV-LBモード」という。)と、ハイブリッド車固定変速モード(以下、「LBモード」という。)と、ハイブリッド車無段変速モード(以下、「E-iVTモード」という。)と、を有する。なお、前記「EVモード」と前記「EV-LBモード」とが「電気自動車走行モード」であり、前記「LBモード」と前記「E-iVTモード」が「ハイブリッド車走行モード」である。
前記「EVモード」は、図2(a)の共線図に示すように、二つのモータジェネレータMG1.MG2のみで走行する無段変速モードであり、エンジンEは駆動(最低域回転数制御)でエンジンクラッチECは解放である。
前記「EV-LBモード」は、図2(b)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、二つのモータジェネレータMG1,MG2のみで走行する固定変速モードであり、エンジンEは駆動(最低域回転数制御)でエンジンクラッチECは解放である。第1モータジェネレータMG1から出力Outputへの減速比、および、第2モータジェネレータMG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
前記「LBモード」は、図2(c)の共線図に示すように、ローブレーキLBを締結した状態で、エンジンEとモータジェネレータMG1,MG2で走行する固定変速モードであり、エンジンEは運転でエンジンクラッチECは締結である。エンジンEとモータジェネレータMG1,MG2から出力Outputへの減速比が大きいので駆動力が大きく出るモードである。
前記「E-iVTモード」は、図2(d)の共線図に示すように、エンジンEとモータジェネレータMG1,MG2で走行する無段変速モードであり、エンジンEは運転でエンジンクラッチECは締結である。
そして、前記4つの走行モードのモード遷移制御は、統合コントローラ6により行われる。すなわち、統合コントローラ6には、要求駆動力Fdrv(アクセル開度APにより求められる。)と車速VSPとバッテリS.O.Cによる三次元空間に、図3に示すような前記4つの走行モードを割り振った走行モードマップが予め設定されていて、車両の停止時や走行時には、要求駆動力Fdrvと車速VSPとバッテリS.O.Cの各検知値により走行モードマップが検索され、要求駆動力Fdrvと車速VSPにより決まる車両動作点やバッテリ充電量に応じて最適な走行モードが選択される。なお、図3は三次元走行モードマップをバッテリS.O.Cが充分な容量域のある値で切り取ることにより、要求駆動力Fdrvと車速VSPとの二次元によりあらわした走行モードマップの一例である。
前記走行モードマップの選択により、「EVモード」と「EV-LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図4に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。「E-iVTモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図4に示すように、ローブレーキLBの締結・解放が行われる。また、「EVモード」と「E-iVTモード」との間においてモード遷移を行う場合、図4に示すように、エンジンクラッチECの締結・解放が行われる。「EV-LBモード」と「LBモード」との間においてモード遷移を行う場合、図4に示すように、エンジンクラッチECの締結・解放が行われる。
次に、作用を説明する。
[モード遷移制御処理]
図5は、実施例1の統合コントローラ6において、電気自動車走行モード(EVモードまたはEV-LBモード)時に実行されるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、説明の便宜上、第1,第2モータジェネレータMG1,MG2を1つのモータと見なすと共に、それぞれの駆動力を合わせた駆動力をモータの駆動力として以下の説明を行う。
[モード遷移制御処理]
図5は、実施例1の統合コントローラ6において、電気自動車走行モード(EVモードまたはEV-LBモード)時に実行されるモード遷移制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、説明の便宜上、第1,第2モータジェネレータMG1,MG2を1つのモータと見なすと共に、それぞれの駆動力を合わせた駆動力をモータの駆動力として以下の説明を行う。
ステップS1では、現在の走行モードが電気自動車走行モード(EVモードまたはEV-LBモード)であるか否かを判定する。YESの場合にはステップS2へ移行し、NOの場合にはステップS9へ移行する。
ステップS2では、ハイブリッド車走行モードフラグをクリアし、ステップS3へ移行する。
ステップS3では、ハイブリッド車走行モードフラグがゼロであるか否かを判定する。YESの場合にはステップS4へ移行し、NOの場合にはリターンへ移行する。
ステップS4では、モータの時間定格または連続定格に基づいてモータトルク上限値2(第2モータトルク上限値)を設定すると共に、現在のモータの駆動力分発生トルクがモータトルク上限値2よりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはステップS5へ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する(モータトルク上限値設定手段に相当)。
ステップS5では、モータの瞬時定格に基づいてモータトルク上限値1(第1モータトルク上限値)を演算し、ステップS6へ移行する(モータトルク上限値設定手段に相当)。
ステップS6では、ステップS5で演算されたモータトルク上限値1と、現在のモータの発生トルクとの差分を演算して余裕トルクとし、ステップS7へ移行する(余裕トルク算出手段に相当)。
ステップS7では、モード遷移に要するモータトルクとしてモード遷移時所要トルクを演算し、ステップS8へ移行する(モード遷移時所要トルク算出手段に相当)。モード遷移時所要トルクの演算方法については後述する。
ステップS8では、ステップS6で演算された余裕トルクが、ステップS7で演算されたモード遷移時所要トルクよりも小さいか否かを判定する。YESの場合にはリターンへ移行し、NOの場合にはステップS10へ移行する。
ステップS9では、ハイブリッド車走行モードフラグをセット(=1)し、リターンへ移行する。
ステップS10では、モード遷移を開始すると共に、ハイブリッド車走行モードフラグをセットし、リターンへ移行する(モード遷移制御手段に相当)。
すなわち、図5のフローチャートにおいて、EVモードまたはEV-LBモードで走行している場合には、ステップS1→ステップS2→ステップS3→ステップS4→ステップS5→ステップS6→ステップS7→ステップS8へと進む流れが繰り返される。そして、ステップS4で駆動力分モータトルクがモータトルク上限値2よりも小さいとき、またはステップS8で余裕トルクがモード遷移時所要トルクよりも小さいときには、ステップS10へと進み、モード遷移が開始される。
[モータの定格とモータ上限値について]
図6は、モータの瞬時定格、時間定格および連続定格を説明する図である。
瞬時定格とは、瞬時(製品によって異なるが、数秒程度)に出せるトルクもしくはパワーを示す。瞬時定格は、定格時間内でコイル等の温度が上限値を超えない場合の最大トルクもしくは最大パワーである。
図6は、モータの瞬時定格、時間定格および連続定格を説明する図である。
瞬時定格とは、瞬時(製品によって異なるが、数秒程度)に出せるトルクもしくはパワーを示す。瞬時定格は、定格時間内でコイル等の温度が上限値を超えない場合の最大トルクもしくは最大パワーである。
時間(短期)定格とは、所定時間(製品によって異なるが、数分程度)に出せるトルクもしくはパワーを示す。連続定格とは、連続して出せるトルクもしくはパワーを示す。連続定格は、コイル温度等の平衡温度が上限値を超えない場合の最大トルクもしくは最大パワーである。ちなみに、コイル温度が平衡温度に達するのは、冷却性能によって大きく異なり、1分程度の場合も1時間程度の場合もあり得る。
モード遷移時は、その瞬間(1,2秒程度)のみ大トルクを要求されるため、瞬時定格付近までトルクを使えるようにする。一方、モード遷移後は、一定の運転条件で数分連続走行する場合があるため、基本的には時間定格もしくは連続定格を上限値とする。
実施例1では、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値に基づいて、モータトルク上限値1,2を設定する。また、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値は、モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度に基づいて変化させた値とする。
[モード遷移時所要トルクの演算方法]
実施例1では、モード遷移時所要トルクを、(i)エンジンクラッチECの締結時にエンジンEの引きずりトルク分のモータで補償するために必要な引きずりトルク分補償トルク、または、(ii)極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸(第2リングギヤR2)回転数を変速するのに必要な変速分トルクのいずれか一方の値に設定する。以下に、引きずりトルク分補償トルクと変速分トルクの演算方法をそれぞれ示す。
実施例1では、モード遷移時所要トルクを、(i)エンジンクラッチECの締結時にエンジンEの引きずりトルク分のモータで補償するために必要な引きずりトルク分補償トルク、または、(ii)極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸(第2リングギヤR2)回転数を変速するのに必要な変速分トルクのいずれか一方の値に設定する。以下に、引きずりトルク分補償トルクと変速分トルクの演算方法をそれぞれ示す。
(i) 引きずりトルク分補償トルク演算方法
引きずりトルク分補償トルクTiは、下記の式(1)から求めることができる。
Ti=P×K
T1=r1×Ti
T2=r2×Ti …(1)
ここで、Pはエンジンクラッチ油圧、Kはゲイン、T1は第1モータジェネレータMG1のトルク、T2は第2モータジェネレータMG2のトルク、r1は第1モータジェネレータMG1のトルク分担率、r2は第2モータジェネレータMG2のトルク分担率である。
引きずりトルク分補償トルクTiは、下記の式(1)から求めることができる。
Ti=P×K
T1=r1×Ti
T2=r2×Ti …(1)
ここで、Pはエンジンクラッチ油圧、Kはゲイン、T1は第1モータジェネレータMG1のトルク、T2は第2モータジェネレータMG2のトルク、r1は第1モータジェネレータMG1のトルク分担率、r2は第2モータジェネレータMG2のトルク分担率である。
すなわち、引きずりトルク分補償トルクTiの値は、油圧との相関により決定される。伝達トルク相当となるようにゲインKにて調整する。第1,第2モータジェネレータMG1,MG2のトルク分担率r1,r2は、レバー比(図2参照)や、最大トルク範囲等により任意に設定する。
(ii) 変速分トルク演算方法
変速分トルクTi'は、下記の式(2)から求めることができる。
Ti=Kp{(ωi_ref−ωi)+∫(ωi_ref−ωi)dt/Ki}
T1=k1×Ti
T2=k2×Ti …(2)
ここで、ωiはエンジン入力軸回転数、Kpはフィードバック制御比例ゲイン、Kiはフィードバック制御積分ゲイン、k1は第1モータジェネレータMG1の変速分トルク変換係数、k2は第2モータジェネレータMG2の変速分トルク変換係数である。
変速分トルクTi'は、下記の式(2)から求めることができる。
Ti=Kp{(ωi_ref−ωi)+∫(ωi_ref−ωi)dt/Ki}
T1=k1×Ti
T2=k2×Ti …(2)
ここで、ωiはエンジン入力軸回転数、Kpはフィードバック制御比例ゲイン、Kiはフィードバック制御積分ゲイン、k1は第1モータジェネレータMG1の変速分トルク変換係数、k2は第2モータジェネレータMG2の変速分トルク変換係数である。
すなわち、変速分トルクTi'の値は、目標回転と実回転との偏差に応じて設定する。PIコントローラの場合は、比例ゲインKp、積分ゲインKiを用いて演算する。第1,第2モータジェネレータMG1,MG2の変換係数k1,k2は、レバー比やイナーシャ等により任意に設定する。
[余裕トルクに応じたモード遷移開始作用]
図7は、モータ回転数を横軸、モータトルクを縦軸に設定した場合の、モータトルク上限値、余裕トルクおよびモード遷移時所要トルクの関係を示す図である。上述したように、モータトルク上限値1はモータの瞬時定格、モータトルク上限値2はモータの時間定格であり、モード遷移に要するモード遷移時所要トルクは、モータトルク上限値2とモータトルク上限値1との間に位置する。余裕トルクは、モータトルク上限値1と現在のモータ発生トルクとの偏差であるため、現在のモータ発生トルクが増大すると、余裕トルクは減少する。
図7は、モータ回転数を横軸、モータトルクを縦軸に設定した場合の、モータトルク上限値、余裕トルクおよびモード遷移時所要トルクの関係を示す図である。上述したように、モータトルク上限値1はモータの瞬時定格、モータトルク上限値2はモータの時間定格であり、モード遷移に要するモード遷移時所要トルクは、モータトルク上限値2とモータトルク上限値1との間に位置する。余裕トルクは、モータトルク上限値1と現在のモータ発生トルクとの偏差であるため、現在のモータ発生トルクが増大すると、余裕トルクは減少する。
実施例1では、余裕トルクがモータトルク上限値1以下となったとき、モード遷移を開始するため、モード遷移中にモータの瞬時定格を超えることなく、かつ、モータのトルク範囲を最大限まで利用してモード遷移を行うことができる。
また、実施例1では、余裕トルクがモータトルク上限値1よりも大きい場合でも、現在のモータの駆動力分が、モータトルク上限値2以下となったとき、モード遷移を開始するため、モード遷移後に一定の運転条件で連続走行する場合でも、モータトルクがモータの時間定格を超えるのを防ぐことができる。
[モード遷移制御作用]
図8,9は、実施例1のモード遷移制御作用を示すタイムチャートであり、図8はモータトルク上限値1を超えてからモード遷移を開始する例、図9はモータトルク上限値2を超えてからモード遷移を開始する例である。
図8,9は、実施例1のモード遷移制御作用を示すタイムチャートであり、図8はモータトルク上限値1を超えてからモード遷移を開始する例、図9はモータトルク上限値2を超えてからモード遷移を開始する例である。
図8の例では、時点t1において、余裕トルクがモード遷移時所要トルクと等しくなるため、モード遷移が開始され、時点t2でエンジンクラッチECが完全締結状態となり、時点t3でエンジン回転数がエンジン入力軸回転数(第2リングギヤ回転数)に同期してモード遷移が完了する。ここで、モード遷移開始からモード遷移完了までの間、モータトルクの最大値はモータトルク上限値1を超えないため、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モード遷移中にモータ出力が瞬時定格を超えることでリミットがかかるのを回避している。
図9の例では、時点t1'において、モータトルクの駆動力分が、モータトルク上限値2と等しくなるため、モード遷移が開始され、時点t2'でエンジンクラッチECが完全締結状態となり、時点t3'でエンジン回転数がエンジン入力軸回転数に同期してモード遷移が完了する。ここで、時点t3'のモード遷移完了以降も、モータトルクはモータトルク上限値2を超えないため、モータのトルク範囲を最大限まで利用しつつ、モータ出力が時間定格を超えるのを回避している。
次に、効果を説明する。
実施例1のハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
実施例1のハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1) モータの状態に基づいて、モータトルク上限値1を設定するモータトルク上限値設定手段(ステップS5)と、モータトルク上限値1と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段(ステップS6)と、モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段(ステップS7)と、を備え、モード遷移制御手段は、余裕トルクがモード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始する(ステップS10)。よって、モータのトルク範囲を最大限に利用しつつ、モード遷移中のモータ出力にリミッタがかかることにより、ショックが発生するのを回避できる。
(2) モータトルク上限値設定手段は、モータまたはバッテリの瞬時定格をモータトルク上限値1として設定し、余裕トルク検出手段は、モータトルク上限値1と現在のモータの発生トルクとの差分から余裕トルクを検出し、モード遷移制御手段は、余裕トルクが第1モータトルク上限値以下のとき、モード遷移を開始する。よって、モータの瞬時定格を超えることなく、モータのトルク範囲を最大限まで利用できる。
(3) モータトルク上限値設定手段は、モータまたはバッテリの時間定格と連続定格の一方をモータトルク上限値2として設定し(ステップS4)、モード遷移制御手段は、現在のモータの駆動力分発生トルクがモータトルク上限値2以上のとき、モード遷移を開始する(ステップS10)。よって、モード遷移後に一定の運転条件で連続走行する場合でも、モータトルクが時間定格(または連続定格)を超えるのを防ぐことができる。
(4) モータトルク上限値設定手段は、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値の少なくとも1つに基づいて、モータトルク上限値1,2を設定する。すなわち、モータトルクだけでなくモータパワーも考慮してモータトルク上限値1を設定するため、最適なモータトルク上限値1,2を設定できる。
(5) モータトルク上限値設定手段は、モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度の少なくとも1つに基づいて、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値を変化させるため、温度によってモータトルク上限値1,2が変化した場合でも、その結果を反映させることができ、全ての温度条件において、モータのトルク範囲を最大限まで利用できる。
(6) モード遷移時所要トルク算出手段は、エンジンクラッチECの締結時にエンジンの引きずりトルク分をモータで補償するための必要トルクTiを、モード遷移時所要トルクとするため、エンジン始動時に外乱補償が必要なシステムにおいても、モータのトルク範囲を最大限利用できる。
(7) モード遷移時所要トルク算出手段は、極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸回転数を変速するための必要トルクTi'を、モード遷移時所要トルクとするため、モード遷移中に変速トルク分が必要な場合でも、その分を考慮して必要な余裕駆動力を演算することで、モータのトルク範囲を最大限利用できる。
(他の実施例)
以上、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
以上、本発明のハイブリッド車のモード遷移制御装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、駆動力発生源としてエンジンと2つのモータジェネレータを有するエンジンクラッチ付きハイブリッド車の例を示したが、本願発明は、駆動力発生源としてエンジンと1つ以上のモータを有し、電気自動車走行モードとハイブリッド車走行モードとの間でモード遷移可能なパラレル型ハイブリッド車に適用できる。また、駆動力合成変速機としてラビニョウ型遊星歯車列を有する例を示したが、例えば、複数の単純遊星歯車列を備えた差動装置等を有する駆動力合成変速機にも適用することができる。
E エンジン
MG1 第1モータジェネレータ(モータ)
MG2 第2モータジェネレータ(モータ)
OG 出力ギヤ(出力部材)
TM 駆動力合成変速機
PGR ラビニョウ型遊星歯車列
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 油圧制御装置
6 統合コントローラ
6a 目標回転数演算部
6b トルク指令値設定部
7 アクセル開度センサ
8 車速センサ
9 エンジン回転数センサ
10 第1モータジェネレータ回転数センサ
11 第2モータジェネレータ回転数センサ
12 第2リングギヤ回転数センサ
MG1 第1モータジェネレータ(モータ)
MG2 第2モータジェネレータ(モータ)
OG 出力ギヤ(出力部材)
TM 駆動力合成変速機
PGR ラビニョウ型遊星歯車列
EC エンジンクラッチ
LB ローブレーキ
1 エンジンコントローラ
2 モータコントローラ
3 インバータ
4 バッテリ
5 油圧制御装置
6 統合コントローラ
6a 目標回転数演算部
6b トルク指令値設定部
7 アクセル開度センサ
8 車速センサ
9 エンジン回転数センサ
10 第1モータジェネレータ回転数センサ
11 第2モータジェネレータ回転数センサ
12 第2リングギヤ回転数センサ
Claims (8)
- 駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、
前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、
所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、
を備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定するモータトルク上限値設定手段と、
前記モータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出する余裕トルク算出手段と、
前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出するモード遷移時所要トルク算出手段と、
を備え、
前記モード遷移制御手段は、前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項1に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータまたはバッテリの瞬時定格を第1モータトルク上限値として設定し、
前記余裕トルク検出手段は、前記第1モータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分から余裕トルクを検出し、
前記モード遷移制御手段は、前記余裕トルクが前記第1モータトルク上限値以下のとき、前記モード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータまたはバッテリの時間定格と連続定格の一方を第2モータトルク上限値として設定し、
前記モード遷移制御手段は、現在のモータの駆動力分発生トルクが前記第2モータトルク上限値以上のとき、前記モード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値の少なくとも1つに基づいて、前記モータトルク上限値を設定することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項4に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モータトルク上限値設定手段は、前記モータのコイル温度、ステータ温度、ロータ温度、バッテリ温度の少なくとも1つに基づいて、前記モータトルク、モータパワー、バッテリパワーの各上限値を変化させることを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移時所要トルク算出手段は、前記エンジンクラッチの締結時に前記エンジンの引きずりトルク分を前記モータで補償するための必要トルクを、前記モード遷移時所要トルクとすることを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のハイブリッド車のモード遷移制御装置において、
前記モード遷移時所要トルク算出手段は、極力エンジン始動が容易な回転数までエンジン入力軸回転数を変速するのに必要なトルク分を、前記モード遷移時所要トルクとすることを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御装置。 - 駆動力発生源としてエンジンとモータを有し、
前記エンジンとモータと出力部材を連結する駆動力合成変速機と、
所定のモード遷移許可条件のとき、前記モータの駆動力で前記エンジンを始動させ、電気自動車走行モードからハイブリッド車走行モードへのモード遷移を行うモード遷移制御手段と、
を備えたハイブリッド車において、
前記モータまたはこのモータに電力を供給するバッテリの状態に基づいて、モータトルク上限値を設定し、
このモータトルク上限値と現在のモータの発生トルクとの差分である余裕トルクを算出し、
前記モード遷移に要するモータトルクであるモード遷移時所要トルクを算出し、
前記余裕トルクが前記モード遷移時所要トルク以下のとき、モード遷移を開始することを特徴とするハイブリッド車のモード遷移制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005120593A JP2006298079A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | ハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法 |
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JP2005120593A JP2006298079A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | ハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006298079A true JP2006298079A (ja) | 2006-11-02 |
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JP2005120593A Pending JP2006298079A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | ハイブリッド車のモード遷移制御装置およびモード遷移制御方法 |
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-
2005
- 2005-04-19 JP JP2005120593A patent/JP2006298079A/ja active Pending
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