JP2010210050A - 電動車両の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動系の上流側から順に、第2モータジェネレータ5と、有段変速機6と、駆動輪32,32と、を備え、有段変速機6は、変速条件が成立したとき、摩擦クラッチ7とドグクラッチ8の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する。このハイブリッド車両において、変速制御手段(図3)は、「ローモード」と「ハイモード」の各変速段における有段変速機6のクラッチ引き摺り損失PCL(Lo),PCL(Hi)を予測し(ステップS103)、各変速段における第2モータジェネレータ5のモータ損失PM(Lo),PM(Hi)を予測し(ステップS104)、各変速段での損失和のうち、最小となる変速段を選択し(ステップS105)、選択した変速段へ変速する(ステップS107,ステップS108)。
【選択図】図3
Description
この電動車両の制御装置において、前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速する。
すなわち、車両情報(車速、アクセル開度、バッテリー充電容量、等)に基づく通常の変速制御に代え、予測された変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択することで、例えば、電気自動車の場合には、駆動モータによる電力消費量が少なく抑えられ、ハイブリッド車両の場合には、エンジンの燃料消費量と駆動モータの電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
この結果、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
図1は、実施例1の制御装置が適用されたハイブリッド車両(電動車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図1に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
そして、摩擦クラッチ7を締結し、ドグクラッチ8を開放すると、ハイ側入力ギア25とハイ側出力ギア21の歯数比により決まる「ハイモード」になり、摩擦クラッチ7を開放し、ドグクラッチ8を締結すると、ロー側入力ギア24とロー側出力ギア22の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ローモード」による低速段を持つ2段変速機能を有する。
ここで、「低駆動力要求モード」であるかどうかの具体的な判断は、例えば、下記の手法を用いてなされる。
(a) 運転者操作により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、車両に設けられた第2モータジェネレータMG2のみで走行させることを意味するスイッチ(例:EVスイッチ)を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
例えば、車両に設けられた低燃費走行することを意味するスイッチ(例:ECOスイッチ)を運転者により押されたときに要求駆動力が低くて良いと判断する。
(b) 交通インフラ情報により駆動力要求値が低くてよいと選択された場合
例えば、カーナビゲーションシステムと連動し、交通インフラ情報をVICS(Vehicle Information and Communication Systemの略)等により入手した場合、目的地までに通過する道路が渋滞等であることが判明すると、要求駆動力が低くて良いと判断する。なお、「VICS」とは、FM多重放送や道路上の発信機から受信した交通情報を、図形・文字で表示するシステムのことをいう。
実施例1のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「クラッチ引き摺り損失の計算手法」、「モータ損失の計算手法」、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
図3のステップS103でのクラッチ引き摺り損失PCLの計算手法について説明する。
例えば、「ローモード」の選択時、摩擦クラッチ7は、ドライブプレートとドリブンプレートが、ある差回転{例えば、((MG2の回転数)×(MG2からドリブンプレートまでのギア比))−((車輪回転数)×(ドライブプレートまでのギア比))}で相対回転している。このときドライブプレートとドリブンプレートの間では差回転があるので、各プレートが引き摺られてこれが損失となっている。
よって、クラッチ引き摺り損失PCL(Lo)は、
PCL(Lo)=Nc×T=Nc×[ρ・v・N・π・R・{(Do/2)2-(Di/2)2}/(h/2)]×A
Nc:フリクションプレート差回転
T:引き摺りトルク
ρ:ATF粘度
v:クラッチ周速(2πNc/60)
N:フリクションプレート対向面数
R:フリクションプレート有効半径
Do:フリクションプレート外径
Di:フリクションプレート内径
h:フリクションプレートクリアランス
A:定数(ATF介入係数、温度補正など)
の式で算出される。
なお、「ハイモード」の選択時、ドグクラッチ8は、差回転が生じているが、ドグクラッチ8の場合、引き摺り無く切り離された状態であるため、クラッチ引き摺り損失PCL(Hi)は、ほぼゼロとなる。
図5にモータ損失PMの算出の考え方を示す。
例えば、実施例1のように、第2モータジェネレー5により駆動される有段変速機6の変速段数が2段の場合、ある走行シーン時(車速Vsp、駆動力Tv等)の「ローモード」の選択時における第2モータジェネレー5のモータ動作点Aが、回転数NLo、トルクTLoであり、「ハイモード」の選択時における第2モータジェネレー5のモータ動作点Bが、回転数NHi、トルクTHiとなる。これらの動作点AとBは走行シーンが等しく、要求出力Wも等しくなるため、
NLo×TLo=NHi×THi=W
となる。各動作点A,Bでのモータ損失のうち、「ローモード」の選択時におけるモータ動作点Aでのモータ損失PM(Lo)は、モータ効率マップ(例)によると効率が95%であるので、
PM(Lo)=NLo×TLo×(1−0.95)=0.05W
となり、「ハイモード」の選択時におけるモータ動作点Bでのモータ損失PM(Hi)は、モータ効率マップ(例)によると効率が85%であるので、
PM(Hi)=NHi×THi×(1−0.85)=0.15W
となる。
このため、各変速段における第2モータジェネレータ5での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
図5に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例1のように、有段変速機6の変速段数が2段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Aは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ハイモード」の選択時における動作点Bは、車速Vsp1、駆動力TvHiとなる。
したがって、車速Vsp1での「ローモード」の選択時、駆動力TvLoによる加速GLoは、
GLo=(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。また、車速Vsp1での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速GHiは、
GHi=(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。そして、
GLo−GHi<0.2G
が成り立つとき、つまり、加速GLoと加速GHiの差が0.2G以下のとき、「ローモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Gの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
変速作用を、図3のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図3のフローチャートにおいて、ステップS101→ステップS102→ステップS109→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS109では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい方の変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン1の燃料消費量と第2モータジェネレータ5の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
実施例1のハイブリッド車両の制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
このため、走行時、変速機損失とモータ損失を考慮して変速段を選択する変速制御を行うことにより、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
このため、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
このため、各変速段における第2モータジェネレータ5での電力消費量を推定するためのモータ損失PM(Lo)、PM(Hi)を、精度良く予測することができる。
図6は、実施例2の制御装置が適用されたハイブリッド車両(電動車両の一例)の駆動系と制御系の構成を示す全体システム図である。以下、図6に基づき駆動系構成と制御系構成を説明する。
そして、ハイクラッチ7’を締結し、ミドルクラッチ33とロークラッチ8’を開放すると、ハイ側入力ギア25とハイ側出力ギア21の歯数比により決まる「ハイモード」になる。ミドルクラッチ33を締結し、ハイクラッチ7’とロークラッチ8’を開放すると、ミドル側入力ギア34とミドル側出力ギア35の歯数比により決まる「ミドルモード」になる。ロークラッチ8’を締結し、ハイクラッチ7’とミドルクラッチ33を開放すると、ロー側入力ギア24とロー側出力ギア22の歯数比により決まる「ローモード」になる。すなわち、切り替え変速段として、「ハイモード」による高速段と「ミドルモード」による中速段と「ローモード」による低速段を持つ3段変速機能を有する。
なお、他の構成は、実施例1の図1と同様であるので、説明を省略する。
実施例2のハイブリッド車両の制御装置における作用を、「運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断手法」、「変速制御作用」に分けて説明する。
図9に運転者に駆動力の不足感を与えるか否かの判断の考え方を示す。
例えば、実施例2のように、有段変速機6’の変速段数が3段の場合、「ローモード」の選択時における動作点Aは、車速Vsp1、駆動力TvLoとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点Bは、車速Vsp1、駆動力TvMidとなり、「ミドルモード」の選択時における動作点B’は、車速Vsp2、駆動力TvMid'となり、「ハイモード」の選択時における動作点Cは、車速Vsp2、駆動力TvHiとなる。
GLo=(TvLo−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。また、車速Vsp1での「ミドルモード」の選択時、駆動力TvMidによる加速GMidは、
GMid=(TvMid−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GLo−GMid<0.2G
が成り立つとき、「ローモード」から「ミドルモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Gの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
GMid'=(TvMid'−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。また、車速Vsp2での「ハイモード」の選択時、駆動力TvHiによる加速GHiは、
GHi=(TvHi−走行抵抗)/(車重+車両慣性)/重力加速度g2
となる。したがって、両者の差が0.2Gであるとき、すなわち、
GMid'−GHi<0.2G
が成り立つとき、「ミドルモード」から「ハイモード」に変速しても、運転者に対し加速時の駆動力不足を大きく感じさせないとする。ただし、この加速Gの判断しきい値0.2Gは、車両や目標動力性能によって変わるものとする。
変速作用を、図8のフローチャートに基づき説明する。
まず、走行時であって、低駆動力要求モードでないときは、図8のフローチャートにおいて、ステップS201→ステップS202→ステップS211→リターンへと進む流れが繰り返される。
したがって、ステップS211では、車速Vsp、アクセル開度APO、バッテリー充電量SOC等に基づいて、ある決められた変速マップの変速線に従って変速する通常変速が行われる。もしくは、「ハイモード」、「ミドルモード」、「ローモード」のうち、クラッチ引き摺り損失とモータ損失の和が小さい変速モードを選択し、選択した変速モードに従って変速する最小損失による変速が行われる。
したがって、ハイブリッド車両において、エンジン1の燃料消費量と第2モータジェネレータ5の電力消費量を合わせた駆動エネルギー消費量が少なく抑えられる。
したがって、変速に伴って運転者に駆動力不足感を与えることを抑えつつ、駆動エネルギーの消費量を低減することができる。
2 ダンパー
3 第1モータジェネレータ
4 オイルポンプ
5 第2モータジェネレータ(駆動モータ)
6,6’ 変速機(有段変速機)
7 摩擦クラッチ(変速要素)
7’ ハイクラッチ(変速要素)
33 ミドルクラッチ(変速要素)
8 ドグクラッチ(変速要素)
8’ ロークラッチ(変速要素)
10 遊星歯車装置
32 駆動輪
41 第1インバータ
42 第2インバータ
43 バッテリー
44 第1モータコントローラ
45 第2モータコントローラ
46 エンジンコントローラ
47,47’ トランスミッションコントローラ
48 バッテリーコントローラ
49 ハイブリッドコントローラ
49’ 統合コントローラ
50 アクセル開度センサ
51 車速センサ
Claims (3)
- 駆動系の上流側から順に、駆動モータと、有段変速機と、駆動輪と、を備え、
前記有段変速機は、変速機構と変速要素を有し、変速条件が成立したとき、前記変速要素の締結・開放の掛け替え制御により選択された変速段へ変速する変速制御手段を備えた電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、各変速段における前記有段変速機の変速機損失を予測し、各変速段における前記駆動モータのモータ損失を予測し、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を選択し、選択した変速段が現変速段と異なるとき選択した変速段へ変速することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項1に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、予測した変速機損失とモータ損失の和が最小となる変速段を判断すると共に、現変速段での駆動力予測値と判断した変速段での駆動力予測値の差が所定値以内かどうかを判断し、駆動力予測値差が所定値を超えていれば損失和が最小となる変速段の選択を禁止し、駆動力予測値差が所定値以内であれば損失和が最小となる変速段の選択を実行することを特徴とする電動車両の制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載された電動車両の制御装置において、
前記変速制御手段は、前記モータ損失を、走行シーンと要求出力が等しいという条件で各変速段における前記駆動モータのモータ動作点を決め、モータ効率特性上での各モータ動作点での効率を用いて算出することを特徴とする電動車両の制御装置。
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