JP2019181971A - ハイブリッド自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】CDモードとシーケンシャルシフトモードとが選択されているときに運転者が要求する駆動力を出力できるようにする。【解決手段】CDモードとCSモードとを含む複数の駆動モードから実行用駆動モードを選択する駆動モード選択スイッチと、シーケンシャルシフトモードを含む複数の変速モードから実行用変速モードを選択する変速モード選択スイッチと、を備える。CDモードが実行用駆動モードとして選択されており且つシーケンシャルシフトモードが実行用変速モードとして選択されているときには、エンジンを運転し、蓄電装置からの電力とエンジンからの動力とにより走行するよう制御する。【選択図】図2
Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関する。
従来、この種のハイブリッド自動車としては、CDモード(Charge Depletingモード)とCSモード(Charge Sustainingモード)とを切り替えて走行するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、蓄電装置の蓄電割合SOCが所定量より多い場合にCDモードとしてエンジンを停止してモータのみを用いての走行を優先して走行し、蓄電装置の蓄電割合SOCが所定量に至ったときにCSモードに切り替えて、エンジンが発生する運動エネルギーを用いて発電しエンジンおよびモータを動作させて蓄電割合SOCを所定量近傍に維持しながら走行する。
ハイブリッド自動車では、CDモードでは、バッテリの蓄電割合SOCの低下させるために、できる限りエンジンを停止した状態でモータからの動力で走行する電動走行(EV走行)を行ない、CSモードでは、バッテリの蓄電割合SOCを保持するために走行に必要な動力をエンジンからの出力で賄うように走行する。したがって、CDモードではバッテリからの電力による走行となり、CSモードではエンジンからの動力による走行となる。一方、運転者に良好な運転フィーリングを与えるために仮想的な変速シフトであるシーケンシャルシフトの機能を有するものがある。シーケンシャルシフトでは、運転者が大きな駆動力を要求する場合が生じるが、バッテリからの電力による走行やエンジンからの動力による走行では、運転者が要求する駆動力を賄うことができない場合が生じる。
本発明のハイブリッド自動車は、CDモードとシーケンシャルシフトモードとが選択されているときに運転者が要求する駆動力を出力できるようにすることを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
モータと、
前記モータと電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
CDモード(Charge Depletingモード)とCSモード(Charge Sustainingモード)とを含む複数の駆動モードから実行用駆動モードを選択する駆動モード選択スイッチと、
シーケンシャルシフトモードを含む複数の変速モードから実行用変速モードを選択する変速モード選択スイッチと、
前記駆動モード選択スイッチによる実行用駆動モードと前記変速モード選択スイッチによる実行用変速モードとに基づいて前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記CDモードが実行用駆動モードとして選択されており且つ前記シーケンシャルシフトモードが実行用変速モードとして選択されているときには、前記エンジンを運転し、前記蓄電装置からの電力と前記エンジンからの動力とにより走行するよう制御する、
ことを特徴とする。
エンジンと、
モータと、
前記モータと電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
CDモード(Charge Depletingモード)とCSモード(Charge Sustainingモード)とを含む複数の駆動モードから実行用駆動モードを選択する駆動モード選択スイッチと、
シーケンシャルシフトモードを含む複数の変速モードから実行用変速モードを選択する変速モード選択スイッチと、
前記駆動モード選択スイッチによる実行用駆動モードと前記変速モード選択スイッチによる実行用変速モードとに基づいて前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記CDモードが実行用駆動モードとして選択されており且つ前記シーケンシャルシフトモードが実行用変速モードとして選択されているときには、前記エンジンを運転し、前記蓄電装置からの電力と前記エンジンからの動力とにより走行するよう制御する、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、CDモードが実行用駆動モードとして選択されており且つシーケンシャルシフトモードが実行用変速モードとして選択されているときには、エンジンを運転し、蓄電装置からの電力とエンジンからの動力とにより走行するよう制御する。これにより、運転者が大きな駆動力を要求したときでも、要求された駆動力を出力することができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図示するように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24によって運転制御されている。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサからのクランク角θcrなどが入力ポートから入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、モータMG1,MG2と接続されると共に電力ライン54を介してバッテリ50と接続されている。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
モータECU40は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの回転位置θm1,θm2などが入力ポートを介して入力されている。モータECU40からは、インバータ41,42の図示しない複数のスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、電力ライン54を介してインバータ41,42と接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの電池電圧Vbやバッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの電池電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、電流センサ51bからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCや入出力制限Wout,Winを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50を充放電してもよい許容充放電電力であり、バッテリ50の蓄電割合SOCと温度センサ51cからのバッテリ50の温度Tbとに基づいて演算される。
充電器60は、電力ライン54に接続されており、電源プラグ61が家庭用電源などの外部電源69に接続されているときに、外部電源69からの電力を用いてバッテリ50を充電することができるように構成されている。この充電器60は、AC/DCコンバータと、DC/DCコンバータと、を備える。AC/DCコンバータは、電源プラグ61を介して供給される外部電源からの交流電力を直流電力に変換する。DC/DCコンバータは、AC/DCコンバータからの直流電力の電圧を変換してバッテリ50側に供給する。この充電器60は、電源プラグ61が外部電源に接続されているときに、HVECU70によって、AC/DCコンバータとDC/DCコンバータとが制御されることにより、外部電源からの電力をバッテリ50に供給する。
HVECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPを挙げることができる。ここで、シフトポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)、シーケンシャルポジション(Sポジション)などがある。Sポジションは、アクセルオン時の駆動力や走行中のアクセルオフ時の制動力を仮想的な変速段、例えば6段階(変速段S1〜S6に応じた駆制動力)に変更するシーケンシャルシフトモードを選択するポジションである。これにより、Sポジションでは、仮想的な有段変速機による変速感を運転者に与えることができる。また、シフトポジションSPがシーケンシャルポジション(Sポジション)のときに変速段Mのシフトアップやシフトダウンを指示するシフトアップスイッチ81aやシフトダウンスイッチ81bからのシフトアップ信号やシフトダウン信号も挙げることができる。さらに、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBPも挙げることができる。車速センサ88からの車速Vや、バッテリ50の蓄電割合SOCの低下させるCDモード(Charge Depletingモード)またはバッテリ50の蓄電割合SOCを保持するCSモード(Charge Sustainingモード)を指示するモードスイッチ89からのモード指示信号Smdも挙げることができる。電源プラグ61に取り付けられて電源プラグ61が外部電源69に接続されているか否かを判定する接続スイッチ62からの接続信号SWCなども挙げることができる。HVECU70からは、充電器60への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24,モータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24,モータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
実施例のハイブリッド自動車20では、シーケンシャルポジション(Sポジション)では、仮想的な有段変速機による変速感を運転者に与える必要があることから、CSモードでは、エンジン22の運転状態を維持し間欠運転を禁止する。
実施例のハイブリッド自動車20では、自宅或いは予め設定された充電ポイントでシステムオフ中において、HVECU70は、接続検出センサから接続検出信号が入力されると(電源プラグ61が外部電源に接続されると)、外部電源からの電力を用いて、バッテリ50が満充電状態またはそれよりも若干低い所定充電状態となるように充電器60を制御する。そして、バッテリ50の充電後にシステム起動したときには、バッテリ50の蓄電割合SOCがモード切替閾値Shv(例えば25%や30%,35%など)以下に至るまではCDモードで走行し、バッテリ50の蓄電割合SOCがモード切替閾値Shv以下に至った以降は、バッテリ50の蓄電割合SOCがモード切替閾値Shvを保持割合SOC*して保持されるようにCSモードで走行する。バッテリ50の蓄電割合SOCがモード切替閾値Shv以下に至るまでにモードスイッチ89によりCSモードが指示されると、CSモードが指示されたときのバッテリ50の蓄電割合SOCを保持割合SOC*として保持するように走行する。なお、実施例では、基本的には、CDモードのときにはエンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行(EV走行)により走行し、CSモードのときにはエンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行(HV走行)により走行する。
HV走行するときには、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定し、設定した要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Nd(モータMG2の回転数Nm2)を乗じて走行に要求される走行要求パワーPd*を計算する。続いて、走行要求パワーPd*や蓄電割合SOCに基づく充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両(エンジン22)に要求されるエンジン要求パワーPe*を設定し、エンジン要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。そして、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。エンジンECU24は、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*を受信すると、エンジン22が目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいて運転されるようにエンジン22の運転制御(吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御など)を行なう。モータECU40は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信すると、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42の複数のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。なお、充放電要求パワーPb*は、CDモードのときにはバッテリ50の出力制限Woutが用いられ、CSモードのときには蓄電割合SOCと保持割合SOC*との差分が小さくなるように計算されたパワーが用いられる。
EV走行するときには、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTd*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40によるインバータ41,42の制御については上述した。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にCDモードとシーケンシャルシフトモードとが選択されたときの動作について説明する。図2は、実施例のHVECU70により実行されるパワーソース切替処理の一例を示すフローチャートである。パワーソース切替処理は、モードスイッチ89やシフトレバー81が操作されたときに実行される。
パワーソース切替処理が実行されると、HVECU70は、まず、現在のモードがCDモードであるか否かを判定すると共に(ステップS100)、シフトポジションSPがシーケンシャルポジション(Sポジション)であるか否か、即ちシーケンシャルシフトモードであるか否かを判定する(ステップS110)。現在のモードがCDモードであり、且つ、シーケンシャルシフトモードであると判定したときには、エンジンパワーとバッテリパワーとによる駆動力の計算を実施するとして(ステップS120)、パワーソース切替処理を終了する。エンジンパワーとバッテリパワーとによる駆動力の計算は、例えば、予めエンジン22から出力すべきパワーとバッテリ50から出力すべきパワーとの比率を定めておき、その比率で走行要求パワーPd*を案分してエンジン22から出力すべきパワーとバッテリ50から出力すべきパワーを計算し、このパワーに基づいてエンジン22の運転ポイントやモータMG1のトルク指令Tm1*,モータMG2のトルク指令Tm2*を計算することができる。この場合、比率は、エンジン22から出力可能なエンジン最大パワーとバッテリ50から出力可能なバッテリ最大パワーとの比率を用いることもできる。このように、エンジンパワーとバッテリパワーとによる駆動力の計算では、エンジン22から最大パワーを出力すると共にバッテリ50から最大パワーを出力することができるから、運転者が大きな駆動力を要求したときでも、要求された駆動力を出力することができる。
ステップS100,S110で現在のモードがCDモードではあるが、シーケンシャルシフトモードではないと判定したときには、バッテリパワーによる駆動力の計算を実施するとして(ステップS130)、パワーソース切替処理を終了する。バッテリパワーによる駆動力の計算は、例えば、走行要求パワーPd*の全てをバッテリ50から出力するものとしてモータMG2のトルク指令Tm2*を計算することにより行なうことができる。
ステップS100で現在のモードがCDモードではない、即ちCSモードであると判定したときには、エンジンパワーによる駆動力の計算を実施するとして(ステップS140)、パワーソース切替処理を終了する。エンジンパワーによる駆動力の計算は、例えば、走行要求パワーPd*の全てをエンジン22から出力するものとしてエンジン22の運転ポイントやモータMG1のトルク指令Tm1*,モータMG2のトルク指令Tm2*を計算することにより行なうことができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、CDモードとシーケンシャルシフトモードとが共に選択されたときには、エンジンパワーとバッテリパワーとによる駆動力の計算を実施する。これにより、エンジン22から最大パワーを出力すると共にバッテリ50から最大パワーを出力することができ、運転者が大きな駆動力を要求したときでも、要求された駆動力を出力することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、仮想的な有段変速機として6段変速機を考えるものとした。しかし、仮想的な有段変速機の段数としては6段に限られず、3段や4段,5段,7段,8段,9段,10段などとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、蓄電装置として、バッテリ50を用いるものとしたが、バッテリ50に代えて、キャパシタを用いるものとしてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG2が「モータ」に相当し、バッテリ50が「蓄電装置」に相当し、モードスイッチ89が「駆動モード選択スイッチ」に相当し、シフトレバー81が「変速モード選択スイッチ」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とが「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 充電器、61 電源プラグ、62 接続スイッチ、69 外部電源、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、81a シフトアップスイッチ、81b シフトダウンスイッチ、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、89 モードスイッチ、MG1,MG2 モータ。
Claims (1)
- エンジンと、
モータと、
前記モータと電力のやりとりを行なう蓄電装置と、
CDモード(Charge Depletingモード)とCSモード(Charge Sustainingモード)とを含む複数の駆動モードから実行用駆動モードを選択する駆動モード選択スイッチと、
シーケンシャルシフトモードを含む複数の変速モードから実行用変速モードを選択する変速モード選択スイッチと、
前記駆動モード選択スイッチによる実行用駆動モードと前記変速モード選択スイッチによる実行用変速モードとに基づいて前記エンジンと前記モータとを制御する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記制御装置は、前記CDモードが実行用駆動モードとして選択されており且つ前記シーケンシャルシフトモードが実行用変速モードとして選択されているときには、前記エンジンを運転し、前記蓄電装置からの電力と前記エンジンからの動力とにより走行するよう制御する、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
Priority Applications (1)
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JP2018070609A JP2019181971A (ja) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | ハイブリッド自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2018070609A JP2019181971A (ja) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | ハイブリッド自動車 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019181971A true JP2019181971A (ja) | 2019-10-24 |
Family
ID=68338989
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018070609A Pending JP2019181971A (ja) | 2018-04-02 | 2018-04-02 | ハイブリッド自動車 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2019181971A (ja) |
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2018
- 2018-04-02 JP JP2018070609A patent/JP2019181971A/ja active Pending
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