JP2022164093A - Control apparatus for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンと電動機とを駆動力源とする、ハイブリッド車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle that uses an engine and an electric motor as driving force sources.
エンジンと電動機とを駆動力源とするハイブリッド形式の車両がよく知られている。例えば、特許文献１に記載のハイブリッド車両がそれである。特許文献１には、高地を走行中にエンジンの出力が不足すると、その不足分を電動機のトルクアシストによって補うことが記載されている。
A hybrid vehicle that uses an engine and an electric motor as driving force sources is well known. For example, a hybrid vehicle described in
ところで、特許文献１に記載の技術では、エンジンの出力が不足した分を電動機で補うことから、電動機の出力トルクが増加する。その結果、バッテリの充電量の減少速度が速くなり、電動機によってアシスト可能な時間や頻度が少なくなるという問題が生じる。
By the way, in the technique described in
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、エンジンと電動機とを駆動力源とするハイブリッド車両において、走行中の電動機のトルクアシストによるバッテリの過度な充電量の減少を抑制できる制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a hybrid vehicle in which an engine and an electric motor are used as driving force sources, in order to prevent an excessive battery from being overcharged by torque assist of the electric motor while the vehicle is running. An object of the present invention is to provide a control device capable of suppressing a decrease in the amount of charge.
第１発明の要旨とするところは、（ａ）エンジンと電動機とを駆動力源とするハイブリッド車両に適用され、前記エンジンおよび前記電動機から出力される動力によって走行されるハイブリッド走行モードで走行中において、ドライバの要求駆動トルクおよび前記エンジンのエンジントルクに基づいて前記電動機の出力トルクを算出する、ハイブリッド車両の制御装置であって、（ｂ）前記ハイブリッド走行モードで走行中において、空気密度を考慮して算出される前記エンジンの最大トルクに前記電動機の最大トルクを加算して求められる上限値を算出し、前記要求駆動トルクが前記上限値より大きい場合には、前記電動機の出力トルクを算出するときに使用する前記要求駆動トルクの値を前記上限値に制限する制御部を備えることを特徴とする。 The gist of the first invention is that (a) it is applied to a hybrid vehicle having an engine and an electric motor as driving force sources, and during running in a hybrid running mode in which the vehicle is driven by the power output from the engine and the electric motor; and calculating the output torque of the electric motor based on the required drive torque of the driver and the engine torque of the engine, wherein: (b) air density is taken into account during running in the hybrid running mode When calculating an upper limit value obtained by adding the maximum torque of the electric motor to the maximum torque of the engine calculated by and a controller for limiting the value of the required driving torque used for the above to the upper limit value.
第１発明によれば、ハイブリッド走行モードで走行中における電動機の出力トルクの算出に当たり、空気密度を考慮したエンジンの最大トルクに電動機の最大トルクを加算した上限値が算出され、要求駆動トルクが上限値よりも大きい場合には、要求駆動トルクの値が上限値に制限されるため、電動機の出力トルクの増加が制限される。その結果、電動機の出力トルクの増加によるバッテリの充電量の過度な減少が抑制されることで、電動機によってアシスト可能な時間や頻度が少なくなることが抑制される。また、加速初期における要求駆動トルクは、空気密度に拘わらず変わらないため、ドライバが所望する加速応答性を得ることができる。 According to the first invention, when calculating the output torque of the electric motor while traveling in the hybrid traveling mode, the upper limit value is calculated by adding the maximum torque of the electric motor to the maximum torque of the engine taking air density into consideration, and the required drive torque is the upper limit. If it is larger than the value, the value of the required drive torque is limited to the upper limit value, so the increase in the output torque of the electric motor is limited. As a result, an excessive decrease in the amount of charge in the battery due to an increase in the output torque of the electric motor is suppressed, thereby suppressing a reduction in the time and frequency in which assistance can be provided by the electric motor. In addition, since the required drive torque at the initial stage of acceleration does not change regardless of the air density, it is possible to obtain the acceleration responsiveness desired by the driver.
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following examples, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, etc. of each part are not necessarily drawn accurately.
図１は、本発明が適用された車両１０の概略構成を説明する図であると共に、車両１０における各種制御のための制御機能および制御系統の要部を説明する図である。図１において、車両１０は、走行用の駆動力源である、エンジン１２および電動機ＭＧを備えたハイブリッド車両である。また、車両１０は、駆動輪１４、および、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に設けられた動力伝達装置１６を備えている。
FIG. 1 is a diagram for explaining a schematic configuration of a
エンジン１２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の公知の内燃機関である。エンジン１２は、後述する電子制御装置９０によって、車両１０に備えられたスロットルアクチュエータや燃料噴射装置や点火装置等を含むエンジン制御装置５０が制御されることによりエンジン１２の出力トルクであるエンジントルクＴeが制御される。
The
電動機ＭＧは、電力から機械的な動力を発生させる発動機としての機能および機械的な動力から電力を発生させる発電機としての機能を有する回転電気機械であって、所謂モータジェネレータである。電動機ＭＧは、車両１０に備えられたインバータ５２を介して、車両１０に備えられたバッテリ５４に接続されている。電動機ＭＧは、後述する電子制御装置９０によってインバータ５２が制御されることにより、電動機ＭＧの出力トルクであるＭＧトルクＴmが制御される。ＭＧトルクＴmは、例えば電動機ＭＧの回転方向がエンジン１２の運転時と同じ回転方向である正回転の場合、加速側となる正トルクでは力行トルクであり、減速側となる負トルクでは回生トルクである。具体的には、電動機ＭＧは、エンジン１２に替えて或いはエンジン１２に加えて、インバータ５２を介してバッテリ５４から供給される電力により走行用の動力を発生する。また、電動機ＭＧは、エンジン１２の動力や駆動輪１４側から入力される被駆動力により発電を行う。電動機ＭＧの発電により発生させられた電力は、インバータ５２を介してバッテリ５４に蓄積される。バッテリ５４は、電動機ＭＧに対して電力を授受する蓄電装置である。前記電力は、特に区別しない場合には電気エネルギも同意である。前記動力は、特に区別しない場合にはトルクや力も同意である。
The electric motor MG is a so-called motor-generator, which is a rotary electric machine having a function as a motor that generates mechanical power from electric power and a function as a generator that generates power from mechanical power. Electric motor MG is connected to a
動力伝達装置１６は、車体に取り付けられる非回転部材であるケース１８内において、Ｋ０クラッチ２０、トルクコンバータ２２、自動変速機２４等を備えている。Ｋ０クラッチ２０は、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路におけるエンジン１２と電動機ＭＧとの間に設けられたクラッチである。トルクコンバータ２２は、Ｋ０クラッチ２０を介してエンジン１２に連結されている。
The
自動変速機２４は、トルクコンバータ２２に連結されており、トルクコンバータ２２と駆動輪１４との間の動力伝達経路に介在させられている。トルクコンバータ２２および自動変速機２４は、各々、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成している。また、動力伝達装置１６は、自動変速機２４の出力回転部材である変速機出力軸２６に連結されたプロペラシャフト２８、プロペラシャフト２８に連結されたデファレンシャルギヤ３０、デファレンシャルギヤ３０に連結された１対のドライブシャフト３２等を備えている。また、動力伝達装置１６は、エンジン１２とＫ０クラッチ２０とを連結するエンジン連結軸３４、Ｋ０クラッチ２０とトルクコンバータ２２とを連結する電動機連結軸３６等を備えている。
電動機ＭＧは、ケース１８内において、電動機連結軸３６に動力伝達可能に連結されている。電動機ＭＧは、エンジン１２と駆動輪１４との間の動力伝達経路、特にはＫ０クラッチ２０とトルクコンバータ２２との間の動力伝達経路に動力伝達可能に連結されている。つまり、電動機ＭＧは、Ｋ０クラッチ２０を介することなくトルクコンバータ２２や自動変速機２４と動力伝達可能に連結されている。見方を換えれば、トルクコンバータ２２および自動変速機２４は、各々、電動機ＭＧと駆動輪１４との間の動力伝達経路の一部を構成している。トルクコンバータ２２および自動変速機２４は、各々、エンジン１２および電動機ＭＧの駆動力源の各々からの駆動力を駆動輪１４へ伝達する。
The electric motor MG is connected to the electric
トルクコンバータ２２は、電動機連結軸３６と連結されたポンプ翼車２２ａ、および、自動変速機２４の入力回転部材である変速機入力軸３８と連結されたタービン翼車２２ｂを備えている。ポンプ翼車２２ａは、Ｋ０クラッチ２０を介してエンジン１２と連結されていると共に、直接的に電動機ＭＧと連結されている。ポンプ翼車２２ａはトルクコンバータ２２の入力部材であり、タービン翼車２２ｂはトルクコンバータ２２の出力部材である。電動機連結軸３６は、トルクコンバータ２２の入力回転部材でもある。変速機入力軸３８は、タービン翼車２２ｂによって回転駆動されるタービン軸と一体的に形成されたトルクコンバータ２２の出力回転部材でもある。トルクコンバータ２２は、駆動力源（エンジン１２、電動機ＭＧ）の各々からの駆動力を流体を介して変速機入力軸３８へ伝達する流体式伝動装置である。トルクコンバータ２２は、ポンプ翼車２２ａとタービン翼車２２ｂとを連結するＬＵクラッチ４０を備えている。ＬＵクラッチ４０は、トルクコンバータ２２の入出力回転部材を連結する直結クラッチ、すなわち公知のロックアップクラッチである。
The
ＬＵクラッチ４０は、車両１０に備えられた油圧制御回路５６から供給される調圧されたＬＵ油圧ＰＲluによりＬＵクラッチ４０のトルク容量であるＬＵクラッチトルクＴluが変化させられることで、作動状態つまり制御状態が切り替えられる。ＬＵクラッチ４０の制御状態としては、ＬＵクラッチ４０が解放された状態である完全解放状態、ＬＵクラッチ４０が滑りを伴って係合された状態であるスリップ状態、およびＬＵクラッチ４０が係合された状態である完全係合状態がある。
The
自動変速機２４は、例えば不図示の１組または複数組の遊星歯車装置と、複数の係合装置ＣＢと、を備えている、公知の遊星歯車式の自動変速機である。係合装置ＣＢは、例えば油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチやブレーキ、油圧アクチュエータによって引き締められるバンドブレーキなどにより構成される、油圧式の摩擦係合装置である。係合装置ＣＢは、各々、油圧制御回路５６から供給される調圧されたＣＢ油圧ＰＲcbによりそれぞれのトルク容量であるＣＢトルクＴcbが変化させられることで、係合状態や解放状態などの制御状態が切り替えられる。
The
自動変速機２４は、係合装置ＣＢのうちの何れかの係合装置が係合されることによって、変速比（ギヤ比ともいう）γat（＝ＡＴ入力回転速度Ｎi／ＡＴ出力回転速度Ｎo）が異なる複数の変速段（ギヤ段ともいう）のうちの何れかのギヤ段が形成される有段変速機である。自動変速機２４は、後述する電子制御装置９０によって、ドライバ（＝運転者）のアクセル操作や車速Ｖ等に応じて形成されるギヤ段が切り替えられる、すなわち複数のギヤ段が選択的に形成される。ＡＴ入力回転速度Ｎiは、変速機入力軸３８の回転速度であり、自動変速機２４の入力回転速度である。また、ＡＴ入力回転速度Ｎiは、トルクコンバータ２２の出力回転部材の回転速度でもあり、トルクコンバータ２２の出力回転速度であるタービン回転速度Ｎtと同値である。ＡＴ入力回転速度Ｎiは、タービン回転速度Ｎtで表すことができる。ＡＴ出力回転速度Ｎoは、変速機出力軸２６の回転速度であり、自動変速機２４の出力回転速度である。
In the
Ｋ０クラッチ２０は、図示しない油圧アクチュエータにより押圧される多板式或いは単板式のクラッチにより構成される湿式または乾式の摩擦係合装置である。Ｋ０クラッチ２０は、後述する電子制御装置９０により油圧アクチュエータの作動状態が制御されることによって、係合状態や解放状態などの制御状態が切り替えられる。Ｋ０クラッチ２０において、油圧制御回路５６から調圧されたＫ０油圧ＰＲk0が油圧アクチュエータに供給されると、Ｋ０クラッチ２０のトルク容量であるＫ０トルクＴk0が変化させられることで、Ｋ０クラッチ２０の制御状態が切り替えられる。
The
Ｋ０クラッチ２０の係合状態では、エンジン連結軸３４を介してポンプ翼車２２ａとエンジン１２とが一体的に回転させられる。すなわち、Ｋ０クラッチ２０は、係合されることによってエンジン１２と駆動輪１４とを動力伝達可能に連結する。一方で、Ｋ０クラッチ２０の解放状態では、エンジン１２とポンプ翼車２２ａとの間の動力伝達が遮断される。すなわち、Ｋ０クラッチ２０は、解放されることによってエンジン１２と駆動輪１４との間の連結を切り離す。電動機ＭＧはポンプ翼車２２ａに連結されているので、Ｋ０クラッチ２０は、エンジン１２と電動機ＭＧとの間の動力伝達経路に設けられて、その動力伝達経路を断接するクラッチ、すなわちエンジン１２と電動機ＭＧとを断接するクラッチとして機能する。つまり、Ｋ０クラッチ２０は、係合されることによってエンジン１２と電動機ＭＧとを連結する一方で、解放されることによってエンジン１２と電動機ＭＧとの間の連結を切り離す断接用クラッチである。
In the engaged state of the
動力伝達装置１６において、Ｋ０クラッチ２０が係合された場合でのエンジン１２から出力される動力は、エンジン連結軸３４から、Ｋ０クラッチ２０、電動機連結軸３６、トルクコンバータ２２、自動変速機２４、プロペラシャフト２８、デファレンシャルギヤ３０、およびドライブシャフト３２等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。また、電動機ＭＧから出力される動力は、Ｋ０クラッチ２０の制御状態に拘わらず、電動機連結軸３６から、トルクコンバータ２２、自動変速機２４、プロペラシャフト２８、デファレンシャルギヤ３０、およびドライブシャフト３２等を順次介して駆動輪１４へ伝達される。
In the
車両１０は、機械式のオイルポンプであるＭＯＰ５８、電動式のオイルポンプであるＥＯＰ６０、ポンプ用モータ６２等を備えている。ＭＯＰ５８は、ポンプ翼車２２ａに連結されており、駆動力源（エンジン１２、電動機ＭＧ）により回転駆動させられて動力伝達装置１６にて用いられる作動油OILを吐出する。ポンプ用モータ６２は、ＥＯＰ６０を回転駆動するためのＥＯＰ６０専用のモータである。ＥＯＰ６０は、ポンプ用モータ６２により回転駆動させられて作動油OILを吐出する。ＭＯＰ５８やＥＯＰ６０が吐出した作動油OILは、油圧制御回路５６へ供給される。油圧制御回路５６は、ＭＯＰ５８およびＥＯＰ６０の少なくとも一方が吐出した作動油OILを元にして各々調圧した、ＣＢ油圧ＰＲcb、Ｋ０油圧ＰＲk0、ＬＵ油圧ＰＲluなどを供給する。
The
車両１０は、更に、車両１０の走行制御などに関連する制御装置を含む電子制御装置９０を備えている。電子制御装置９０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより車両１０の各種制御を実行する。電子制御装置９０は、必要に応じてエンジン制御用、電動機制御用、油圧制御用等の各コンピュータを含んで構成される。
The
電子制御装置９０には、車両１０に備えられた各種センサ等（例えばエンジン回転速度センサ７０、タービン回転速度センサ７２、出力回転速度センサ７４、ＭＧ回転速度センサ７６、アクセル開度センサ７８、スロットル弁開度センサ８０、ブレーキスイッチ８２、バッテリセンサ８４、油温センサ８６、大気圧センサ８８、外気温センサ８９）による検出値に基づく各種信号等（例えばエンジン１２の回転速度であるエンジン回転速度Ｎe、ＡＴ入力回転速度Ｎiと同値であるタービン回転速度Ｎt、車速Ｖに対応するＡＴ出力回転速度Ｎo、電動機ＭＧの回転速度であるＭＧ回転速度Ｎm、運転者の加速操作の大きさを表す運転者のアクセル操作量であるアクセル開度θacc、電子スロットル弁の開度であるスロットル弁開度θth、ホイールブレーキを作動させるためのブレーキペダルがドライバによって操作されている状態を示す信号であるブレーキオン信号Ｂon、バッテリ５４のバッテリ温度ＴＨbatやバッテリ充放電電流Ｉbatやバッテリ電圧Ｖbat、油圧制御回路５６内の作動油OILの温度である作動油温ＴＨoil、大気圧Ｐair、外気温Ｔairなど）が、それぞれ供給される。
The
電子制御装置９０からは、車両１０に備えられた各装置（例えばエンジン制御装置５０、インバータ５２、油圧制御回路５６、ポンプ用モータ６２など）に各種指令信号（例えばエンジン１２を制御するためのエンジン制御指令信号Ｓe、電動機ＭＧを制御するためのＭＧ制御指令信号Ｓm、係合装置ＣＢを制御するためのＣＢ油圧制御指令信号Ｓcb、Ｋ０クラッチ２０を制御するためのＫ０油圧制御指令信号Ｓko、ＬＵクラッチ４０を制御するためのＬＵ油圧制御指令信号Ｓlu、ＥＯＰ６０を制御するためのＥＯＰ制御指令信号Ｓeopなど）が、それぞれ出力される。
From the
電子制御装置９０は、車両１０における各種制御を実現するために、ハイブリッド制御手段すなわちハイブリッド制御部９２、クラッチ制御手段すなわちクラッチ制御部９４、および変速制御手段すなわち変速制御部９６を備えている。
The
ハイブリッド制御部９２は、エンジン１２の作動を制御するエンジン制御手段すなわちエンジン制御部９２ａとしての機能と、インバータ５２を介して電動機ＭＧの作動を制御する電動機制御手段すなわち電動機制御部９２ｂとしての機能と、を含んでおり、それらの制御機能によりエンジン１２および電動機ＭＧによるハイブリッド駆動制御等を実行する。
The
ハイブリッド制御部９２は、例えば要求駆動量マップにアクセル開度θaccおよび車速Ｖを適用することで、ドライバによる車両１０に対する要求駆動量を算出する。前記要求駆動量マップは、予め実験的に或いは設計的に求められて記憶された関係すなわち予め定められた関係である。前記要求駆動量は、例えば駆動輪１４における要求駆動トルクＴrdemである。要求駆動トルクＴrdem［Ｎｍ］は、見方を換えればそのときの車速Ｖにおける要求駆動パワーＰrdem［Ｗ］である。前記要求駆動量として、駆動輪１４における要求駆動力Ｆrdem［Ｎ］、変速機出力軸２６における要求ＡＴ出力トルク等を用いることもできる。前記要求駆動量の算出では、車速Ｖに替えてＡＴ出力回転速度Ｎoなどを用いても良い。ここで、要求駆動トルクＴrdemは、見方を替えれば、電動機連結軸３６に伝達されるトルク、すなわち電動機連結軸３６に伝達される、エンジントルクＴeおよび電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの合算トルクと見ることもできる。以下では、便宜上、要求駆動トルクＴrdemを、電動機連結軸３６に伝達されるトルクとして説明する。
The
ハイブリッド制御部９２は、伝達損失、補機負荷、自動変速機２４の変速比γat、バッテリ５４の充電可能電力Ｗinや放電可能電力Ｗout等を考慮して、要求駆動パワーＰrdemを実現するように、エンジン１２を制御するエンジン制御指令信号Ｓeと、電動機ＭＧを制御するＭＧ制御指令信号Ｓmと、を出力する。エンジン制御指令信号Ｓeは、例えばそのときのエンジン回転速度ＮeにおけるエンジントルクＴeを出力するエンジン１２のパワーであるエンジンパワーＰeの指令値である。ＭＧ制御指令信号Ｓmは、例えばそのときのＭＧ回転速度ＮmにおけるＭＧトルクＴmを出力する電動機ＭＧの消費電力Ｗmの指令値である。
The
バッテリ５４の充電可能電力Ｗinは、バッテリ５４の入力電力の制限を規定する入力可能な最大電力であり、バッテリ５４の入力制限を示している。バッテリ５４の放電可能電力Ｗoutは、バッテリ５４の出力電力の制限を規定する出力可能な最大電力であり、バッテリ５４の出力制限を示している。バッテリ５４の充電可能電力Ｗinや放電可能電力Ｗoutは、例えばバッテリ温度ＴＨbatおよびバッテリ５４の充電状態値ＳＯＣ［％］に基づいて電子制御装置９０により算出される。バッテリ５４の充電状態値ＳＯＣは、バッテリ５４の充電状態（充電量、充電残量）を示す値であり、例えばバッテリ充放電電流Ｉbatおよびバッテリ電圧Ｖbatなどに基づいて電子制御装置９０により算出される。
The chargeable power Win of the
ハイブリッド制御部９２は、電動機ＭＧの出力のみで要求駆動トルクＴrdemを賄える場合には、走行モードをモータ走行（＝ＥＶ走行）モードとする。ハイブリッド制御部９２は、ＥＶ走行モードでは、Ｋ０クラッチ２０の解放状態で電動機ＭＧのみを駆動力源として走行するＥＶ走行を行う。一方で、ハイブリッド制御部９２は、少なくともエンジン１２の出力を用いないと要求駆動トルクＴrdemを賄えない場合には、走行モードをエンジン走行モードすなわちハイブリッド走行（以下、ＨＶ走行）モードとする。ハイブリッド制御部９２は、ハイブリッド走行モード（以下、ＨＶ走行モード）では、Ｋ０クラッチ２０の係合状態でエンジン１２および電動機ＭＧを駆動力源として走行するエンジン走行すなわちＨＶ走行を行う。他方で、ハイブリッド制御部９２は、電動機ＭＧの出力のみで要求駆動トルクＴrdemを賄える場合であっても、バッテリ５４の充電状態値ＳＯＣが予め定められたエンジン始動閾値未満となる場合やエンジン１２等の暖機が必要な場合などには、ＨＶ走行モードを成立させる。前記エンジン始動閾値は、エンジン１２を強制的に始動してバッテリ５４を充電する必要がある充電状態値ＳＯＣであることを判断するための予め定められた閾値である。このように、ハイブリッド制御部９２は、要求駆動トルクＴrdem等に基づいて、ＨＶ走行中にエンジン１２を自動停止したり、そのエンジン停止後にエンジン１２を再始動したり、ＥＶ走行中にエンジン１２を始動したりして、ＥＶ走行モードとＨＶ走行モードとを適宜切り替える。
The
クラッチ制御部９４は、走行中の走行モードに応じてＫ０クラッチ２０を制御する。クラッチ制御部９４は、例えばＥＶ走行中にＨＶ走行モードへの切替が判断されると、エンジン１２の始動制御を実行するようにＫ０クラッチ２０の係合制御を行う。例えば、クラッチ制御部９４は、走行状態に基づいてエンジン１２の始動要求があると判定された場合には、エンジン回転速度Ｎeを引き上げるトルクであるエンジン１２のクランキングに必要なトルクをエンジン１２側へ伝達するためのＫ０トルクＴk0が得られるように、解放状態のＫ０クラッチ２０を係合状態に向けて制御するためのＫ０油圧制御指令信号Ｓkoを油圧制御回路５６へ出力する。
The
変速制御部９６は、例えば予め定められた関係である変速マップを用いて自動変速機２４の変速判断を行い、必要に応じて自動変速機２４の変速制御を実行するためのＣＢ油圧制御指令信号Ｓcbを油圧制御回路５６へ出力する。前記変速マップは、例えば車速Ｖおよびアクセル開度θaccを変数とする二次元座標上に、自動変速機２４の変速が判断されるための変速線を有する所定の関係である。前記変速マップでは、車速Ｖに替えてＡＴ出力回転速度Ｎoなどを用いても良いし、また、アクセル開度θaccに替えて、要求駆動トルクＴrdemや要求駆動力Ｆrdemやスロットル弁開度θthなどを用いても良い。
The
ところで、大気圧Ｐairが低圧の状態や外気温Ｔairが高温の状態では、空気密度ρが低下するため、常温常圧時に比べてエンジン１２から出力されるエンジントルクＴeが相対的に低下する。なお、常温常圧時とは、大気圧Ｐairや外気温Ｔairに起因するエンジントルクＴeの減少が殆ど生じない状態にあるときを意味し、エンジン１２の定格的に定められている最大トルクＴemaxを出力可能な状態にあるときを意味している。大気圧Ｐairが低圧および外気温Ｔairが高温の少なくとも一方を満たす走行状態では、ハイブリッド制御部９２は、ＨＶ走行モードで走行中においてエンジン１２のエンジントルクＴeが低下した分を、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmで補うように制御するため、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmが常温常圧時に比べて増加する。その結果、バッテリ５４の充電状態値ＳＯＣの減少速度が常温常圧時に比べて速くなることで、電動機ＭＧによってトルクアシスト可能な時間や頻度が減少するという問題が生じる。
By the way, when the atmospheric pressure Pair is low or the outside air temperature Tair is high, the air density ρ decreases, so the engine torque Te output from the
これに対して、ハイブリッド制御部９２は、ＨＶ走行モードで走行中において、エンジン１２から出力されるエンジントルクＴeが常温常圧時に比べて相対的に低下する状態下、具体的には空気密度ρの低い状態下にある場合、ドライバの要求駆動トルクＴrdemを制限することで、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの増加を抑制する機能を備えている。ハイブリッド制御部９２は、ＨＶ走行モードで走行中における電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの増加を抑制する制御機能を有する、上限値算出部９２ｃおよびＭＧトルク算出部９２ｄを機能的に備えている。なお、上限値算出部９２ｃおよびＭＧトルク算出部９２ｄが、本発明の制御部に対応している。
On the other hand, the
上限値算出部９２ｃは、下式（１）に基づいて、走行中の環境を考慮した、具体的には空気密度ρを考慮した、エンジン１２から出力可能な最大トルクＴemaxmod（以下、環境補正最大トルクＴemaxmod）を算出する。式（１）において、「Ｔemax」は、常温常圧時において出力されるエンジン１２の最大トルクに対応している。「Ｔegnd」は、エンジン１２の燃焼室内で発生した燃焼によるトルクがクランク軸に伝達されるまでに失われる損失トルクであり、予め規定された既知の値である。従って、（Ｔemax＋Ｔegnd）は、エンジン１２の燃焼室内で発生するトルクの最大値を示している。また、式（１）の「Ｋ」は、走行中の環境（具体的には空気密度ρ）を考慮した環境補正係数を示している。環境補正係数Ｋは、常温常圧時に出力されるエンジン１２の最大トルクＴemaxを空気密度ρに応じて補正するための係数であり、空気密度ρと関連性のある大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairを変数としている。なお、外気温Ｔairは、エンジン１２の吸気温に対応している。また、環境補正係数Ｋは、０～１．０の範囲で規定されている。式（１）より、環境補正係数Ｋが最大値である１．０の場合には、環境補正最大トルクＴemaxmodが常温常圧時に発生可能な最大トルクＴemaxと同値となる。また、式（１）より、環境補正係数Ｋが小さくなるほど、環境補正最大トルクＴemaxmodが小さくなる。なお、環境補正最大トルクＴemaxmodが、本発明の空気密度ρを考慮して算出されるエンジンの最大トルクに対応している。
Ｔemaxmod＝（Ｔemax＋Ｔegnd）×Ｋ－Ｔegnd・・・（１）
The upper
Temaxmod=(Temax+Tegnd)×K−Tegnd (1)
環境補正係数Ｋは、予め実験的または設計的に求められ、例えば図２に示すような大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairを変数とする二次元マップで規定されている。図２において、横軸が外気温Ｔairに対応し、縦軸が大気圧Ｐairに対応している。ここで、大気圧Ｐairが低下するほど空気密度ρが低下するため、図２に示すように、大気圧Ｐairが低下するほど環境補正係数Ｋが低い値に変化する。また、外気温Ｔairが高くなるほど空気密度ρが低下するため、図２に示すように、外気温Ｔairが高くなるほど環境補正係数Ｋが低い値に変化する。なお、図２の環境補正係数Ｋを空気密度ρに置き替えることもできる。上限値算出部９２ｃは、図２に示すような二次元マップに、現在の大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairを適用することで環境補正係数Ｋを求め、さらに、環境補正係数Ｋを式（１）に適用することで、環境補正最大トルクＴemaxmodを算出する。
The environmental correction coefficient K is obtained experimentally or by design in advance, and is defined by a two-dimensional map having variables of the atmospheric pressure Pair and the outside air temperature Tair, as shown in FIG. 2, for example. In FIG. 2, the horizontal axis corresponds to the outside air temperature Tair, and the vertical axis corresponds to the atmospheric pressure Pair. Here, as the atmospheric pressure Pair decreases, the air density ρ decreases. Therefore, as shown in FIG. 2, the environmental correction coefficient K decreases as the atmospheric pressure Pair decreases. Further, the higher the outside air temperature Tair, the lower the air density ρ. Therefore, as shown in FIG. 2, the higher the outside air temperature Tair, the lower the value of the environment correction coefficient K. Incidentally, the environment correction coefficient K in FIG. 2 can be replaced with the air density ρ. The upper
また、上限値算出部９２ｃは、ＨＶ走行モードで走行中において、空気密度ρを考慮して算出された環境補正最大トルクＴemaxmodに、電動機ＭＧによって出力可能な予め定められた例えば定格上の最大トルクＴmmxを加算することで、要求駆動トルクＴrdemの上限値Ｔrlimを算出する。なお、電動機ＭＧの最大トルクＴmmxは空気密度ρの影響を受けない。一方で、最大トルクＴmmxは、例えばバッテリ５４の充電状態値ＳＯＣが規定値未満の場合や電動機ＭＧの温度が規定値を超える高温状態の場合などにおいて、充電状態値ＳＯＣや電動機ＭＧの温度に応じて制限される場合がある。
Further, the upper limit
図３は、環境補正最大トルクＴemaxmodおよび上限値Ｔrlimの関係を示す図である。図３において、横軸がアクセル開度θacc[%]に対応し、縦軸が各トルクＴ[Ｎｍ]に対応している。図３に示す直線Ｌは、ドライバの加速要求量であるアクセル開度θaccに対する要求駆動トルクＴrdemを示している。図３に示すように、アクセル開度θaccの増加に伴って要求駆動トルクＴrdemが増加している。また、アクセルペダルを最大に踏み込んだ最大アクセル開度θmaxにおいて、要求駆動トルクＴrdemが最大値Ｔemgtgtmaxとなっている。この最大値Ｔemgtgtmaxは、エンジン１２の最大トルクＴemaxと電動機ＭＧの最大トルクＴmmxとの和（Ｔemax＋Ｔmmx）で算出される。また、図３の値Ｘは、最大値Ｔemgtgtmaxとエンジン１２の最大トルクＴemaxとの差（＝Ｔemgtgtmax－Ｔemax）であり、電動機ＭＧの最大トルクＴmmxと同値である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the environment-corrected maximum torque Temaxmod and the upper limit Trlim. In FIG. 3, the horizontal axis corresponds to the accelerator opening θacc[%], and the vertical axis corresponds to each torque T[Nm]. A straight line L shown in FIG. 3 indicates the required drive torque Trdem with respect to the accelerator opening θacc, which is the amount of acceleration required by the driver. As shown in FIG. 3, the required drive torque Trdem increases as the accelerator opening θacc increases. Further, at the maximum accelerator opening θmax in which the accelerator pedal is fully depressed, the required drive torque Trdem is the maximum value Temgtgtmax. This maximum value Temgtgtmax is calculated as the sum (Temax+Tmmx) of the maximum torque Temax of the
図３に示す環境補正最大トルクＴemaxmodは、上述した式（１）から求められる。図３に示すように、環境補正最大トルクＴemaxmodは、エンジン１２の最大トルクＴemaxよりも小さい値となる。この環境補正最大トルクＴemaxmodに、最大値Ｔemgtgtmaxとエンジン１２の最大トルクＴemaxとの差（Ｔemgtgtmax-Ｔemax）である電動機ＭＧの最大トルクＴmmxが加算された値が、要求駆動トルクＴrdemの上限値Ｔrlimとして算出される。式（１）より、環境補正係数Ｋが小さくなるほど環境補正最大トルクＴemaxmodが小さくなるため、環境補正係数Ｋが小さくなるほど上限値Ｔrlimについても小さくなる。すなわち、空気密度ρが低いほど（大気圧Ｐairが低いほど、外気温Ｔairが高いほど）、上限値Ｔrlimが小さくなる。
The environment-corrected maximum torque Temaxmod shown in FIG. 3 is obtained from the above equation (1). As shown in FIG. 3 , the environment-corrected maximum torque Temaxmod is a smaller value than the maximum torque Temax of the
ＭＧトルク算出部９２ｄは、要求駆動トルクＴrdemおよびエンジントルクＴeに基づいて電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出する。ＭＧトルク算出部９２ｄは、先ず、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出するときに使用される要求駆動トルクＴrdem（以下、ドライバの要求駆動トルクＴrdemと区別するため要求駆動トルクＴrdem2と記載する）を算出する。ＭＧトルク算出部９２ｄは、上限値算出部９２ｃが算出した上限値Ｔrlimを上限にして要求駆動トルクＴrdem2を算出する。具体的には、ＭＧトルク算出部９２ｄは、アクセル開度θaccおよび車速Ｖから求められるドライバの要求駆動トルクＴrdemおよび上限値Ｔrlimのうち小さい方を、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの算出に使用される要求駆動トルクＴrdem2に設定する。すなわち、ＭＧトルク算出部９２ｄは、要求駆動トルクＴrdemが上限値Ｔrlimより大きい場合には、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出するときに使用する要求駆動トルクＴrdem2を上限値Ｔrlimに制限する。具体的には、要求駆動トルクＴrdemが上限値Ｔrlimよりも大きい場合には、上限値Ｔrlimが要求駆動トルクＴrdem2に設定され、要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimまで低下させられる。一方で、要求駆動トルクＴrdemが上限値Ｔrlimよりも小さい場合には、要求駆動トルクＴrdemがそのままの値で要求駆動トルクＴrdem2として設定される。
The
ＭＧトルク算出部９２ｄは、要求駆動トルクＴrdem2を算出すると、その要求駆動トルクＴrdem2およびエンジン１２の推定エンジントルクＴeestに基づいて電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出する。ＭＧトルク算出部９２ｄは、下式（２）に基づいて電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出する。式（２）のＴeestは、アクセル開度θacc、車速Ｖに加えて、大気圧Ｐair、外気温Ｔairを考慮して推定的に算出される推定エンジントルクに対応している。式（２）において、低圧状態や高温状態で走行中は、推定エンジントルクＴeestが常温常圧時に推定されるエンジントルクＴeよりも小さくなるものの、上述したように要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimを上限にして制限されることで、ＭＧトルクＴmが常温常圧時に出力されるトルクと同等またはそれ以下になる。
Ｔm＝Ｔrdem2－Ｔeest・・・（２）
After calculating the required drive torque Trdem2, the
Tm = Trdem2 - Test (2)
図４は、車両加速時におけるトルクの出力状態を示すタイムチャートである。図４において、横軸が時間ｔ[sec]に対応し、縦軸が各トルクＴ[Ｎｍ]に対応している。なお、図４に示す各直線はそれぞれ指示値に対応している。また、指示値に適宜なまし処理が施されることで滑らかにされても構わない。図４において一点鎖線は、常温常圧時に出力されるエンジントルクＴeを示している。また、二点鎖線は、空気密度ρが低い（高温時または低圧時）状態下で出力されるエンジン１２のエンジントルクＴelowを示している。図４に示すように、二点鎖線で示す空気密度ρが低い状態でのエンジントルクＴelowは、一点鎖線で示すエンジントルクＴeに比べて低い値となる。また、エンジントルクＴelowは、空気密度ρが低下するほど低下する。
FIG. 4 is a time chart showing torque output states during vehicle acceleration. In FIG. 4, the horizontal axis corresponds to time t [sec], and the vertical axis corresponds to each torque T [Nm]. Each straight line shown in FIG. 4 corresponds to an indicated value. Also, the indication value may be smoothed by appropriately performing smoothing processing. In FIG. 4, the dashed line indicates the engine torque Te that is output at normal temperature and normal pressure. A two-dot chain line indicates the engine torque Telow of the
図４に示す実線は、ドライバの要求駆動トルクＴrdemを示し、破線は、空気密度ρが低いときに設定される要求駆動トルクＴrdem2を示している。図４に示すように、空気密度ρの低い状態では、エンジントルクＴelowが常温常圧時のエンジントルクＴeに比べて低下するため、これに関連して、要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimまで低下する。従って、要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimを超えることがないため、式（２）よりＭＧトルクＴmの増加が抑制される。また、要求駆動トルクＴrdemは、ｔ３時点以降のトルク（目標値）が制限されるため、トルクの立ち上がり区間であるｔ１時点～ｔ３時点では、要求駆動トルクＴrdem2は常温常圧時と同じ値になる。従って、空気密度ρの低い状態であっても、トルクの立ち上がり過渡期は要求駆動トルクＴrdem2が常温常圧時と変わらないため、常温常圧時と変わらない加速応答性を得ることができる。また、要求駆動トルクＴrdemの制限は、上限値Ｔrlimを超える領域に限定されるため、要求駆動トルクＴrdemの制限が不要な低トルク領域まで制限されることが防止される。 The solid line shown in FIG. 4 indicates the required driving torque Trdem of the driver, and the dashed line indicates the required driving torque Trdem2 set when the air density ρ is low. As shown in FIG. 4, when the air density ρ is low, the engine torque Telow is lower than the engine torque Te at normal temperature and pressure. do. Therefore, since the required driving torque Trdem2 does not exceed the upper limit value Trlim, an increase in the MG torque Tm is suppressed according to the equation (2). In addition, since the torque (target value) of the required drive torque Trdem is limited after the time t3, the required drive torque Trdem2 becomes the same value as at the normal temperature and normal pressure in the time t1 to the time t3, which is the rising period of the torque. . Therefore, even when the air density ρ is low, the required drive torque Trdem2 during the torque rise transition period is the same as that at normal temperature and normal pressure, so that the same acceleration responsiveness as that at normal temperature and normal pressure can be obtained. Further, since the required drive torque Trdem is limited to a region exceeding the upper limit value Trlim, it is possible to prevent the required drive torque Trdem from being limited to an unnecessary low torque region.
図５は、電子制御装置９０の制御作動の要部、すなわちＨＶ走行モードで走行中におけるバッテリ５４の充電状態値ＳＯＣの減少速度の増加を抑制しつつ、ドライバの所望する加速応答性を得ることができる制御作動を説明するフローチャートである。このフローチャートは、車両１０の走行中において繰り返し実行される。
FIG. 5 shows the essential part of the control operation of the
先ず、ハイブリッド制御部９２の制御機能に対応するステップ（以下、ステップを省略）Ｓ１０では、走行中にアクセルペダルが踏み込まれるなどして、車両１０に加速要求が出力されたか否かが判定される。Ｓ１０の判定が否定された場合、本ルーチンが終了させられる。Ｓ１０の判定が肯定された場合、上限値算出部９２ｃの制御機能に対応するＳ２０において、アクセル開度θacc、車速Ｖなどに基づいて、ドライバの要求駆動トルクＴrdemが算出される。次いで、上限値算出部９２ｃの制御機能に対応するＳ３０では、走行中における大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairに基づいて環境補正係数Ｋが求められ、さらに、その環境補正係数Ｋを上述した式（１）に適用することで、エンジン１２から出力可能な環境補正最大トルクＴemaxmodが算出される。上限値算出部９２ｃの制御機能に対応するＳ４０では、Ｓ３０で求められた環境補正最大トルクＴemaxmodに電動機ＭＧの最大トルクＴmmxが加算されることで、上限値Ｔrlimが算出される。ＭＧトルク算出部９２ｄの制御機能に対応するＳ５０では、Ｓ２０で求められた要求駆動トルクＴrdemおよびＳ４０で求められた上限値Ｔrlimのうち小さい方の値が、要求駆動トルクＴrdem2に設定される。ＭＧトルク算出部９２ｄの制御機能に対応するＳ６０では、Ｓ５０で求められた要求駆動トルクＴrdem2が上述した式（２）に適用されることで、電動機ＭＧのＭＧトルクＴm（アシストトルク）が算出される。電動機制御部９２ｂの制御機能に対応するＳ７０では、Ｓ６０で算出されたＭＧトルクＴmが電動機ＭＧから出力されるように、電動機ＭＧが制御される。
First, in step (hereinafter, step is omitted) S10 corresponding to the control function of the
このように、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmを算出するときに使用される要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimに制限されることで、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmが常温常圧時に出力されるＭＧトルクＴmと同等程度になり、常温常圧時に出力されるＭＧトルクＴmを超えることが抑制される。その結果、空気密度ρの低い状態下にあっても、ＭＧトルクＴmが常温常圧時と略変わらないため、バッテリ５４の充電状態値ＳＯＣの減少速度が速くなることが抑制され、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmによってトルクアシスト可能な時間や頻度が、常温常圧時と同等に担保される。また、要求駆動トルクＴrdemの立ち上がり過渡期では、要求駆動トルクＴrdemが常温常圧時と変わらないため、常温常圧時と変わらない加速応答性が確保される。 In this way, by limiting the required drive torque Trdem2 used when calculating the MG torque Tm of the electric motor MG to the upper limit value Trlim, the MG torque Tm of the electric motor MG is equal to the MG torque Tm that is output at normal temperature and normal pressure. and is suppressed from exceeding the MG torque Tm output at normal temperature and normal pressure. As a result, even when the air density ρ is low, the MG torque Tm is substantially the same as that at normal temperature and normal pressure. The time and frequency in which torque assist can be performed by the MG torque Tm are ensured to be equivalent to those at normal temperature and normal pressure. Further, in the rising transition period of the required drive torque Trdem, the required drive torque Trdem does not change from that at normal temperature and normal pressure, so the same acceleration responsiveness as that at normal temperature and normal pressure is ensured.
上述のように、本実施例によれば、ＨＶ走行モードで走行中における電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの算出に当たり、空気密度ρを考慮したエンジン１２の環境補正最大トルクＴemaxmodに電動機ＭＧの最大トルクＴmmxを加算した上限値Ｔrlimが算出され、要求駆動トルクＴrdemが上限値Ｔrlimよりも大きい場合には、ＭＧトルクＴmの算出に使用される要求駆動トルクＴrdem2が上限値Ｔrlimに制限されるため、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの増加が制限される。その結果、電動機ＭＧのＭＧトルクＴmの増加によるバッテリ５４の充電状態値ＳＯＣの過度な減少が抑制されることで、電動機ＭＧによってアシスト可能な時間や頻度が少なくなることが抑制される。また、加速初期における要求駆動トルクＴrdem2は、空気密度ρに拘わらず変わらないため、ドライバが所望する加速応答性を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, when calculating the MG torque Tm of the electric motor MG during traveling in the HV traveling mode, the maximum torque Tmmx of the electric motor MG is added to the environment-corrected maximum torque Temaxmod of the
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the present invention is also applicable to other aspects.
例えば、前述の実施例では、エンジン１２と電動機ＭＧとがＫ０クラッチ２０を介して接続可能に構成され、エンジン１２および電動機ＭＧと駆動輪１４との間に自動変速機２４が介挿されるハイブリッド形式の車両１０であったが、本発明は必ずしも本実施例の態様に限定されない。例えば、エンジンと電動機とが動力分配機構としての差動機構を介して動力伝達可能に接続される形式の車両など、エンジンと電動機とを駆動源とするハイブリッド形式の車両であれば、適宜本発明を適用することができる。
For example, in the above embodiment, the
また、前述の実施例では、大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairに基づいて環境補正係数Ｋが求められるものであったが、大気圧Ｐairおよび外気温Ｔairの何れか一方に基づいて環境補正係数Ｋが求められるものであっても構わない。 Further, in the above-described embodiment, the environmental correction coefficient K was obtained based on the atmospheric pressure Pair and the outside temperature Tair. It doesn't matter if it's what you want.
また、前述実施例では、エンジン１２は、過給器を備えない自然吸気エンジンであったが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば過給器を備えたエンジンであっても適宜本発明を適用することができる。
Further, in the above embodiment, the
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。 It should be noted that what has been described above is just one embodiment, and the present invention can be implemented in aspects with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art.
１０：車両（ハイブリッド車両）
１２：エンジン
９０：電子制御装置（制御装置）
９２ｃ：上限値制御部（制御部）
９２ｄ：ＭＧトルク算出部（制御部）
ＭＧ：電動機
Ｔe：エンジントルク
Ｔrdem：ドライバの要求駆動トルク
Ｔrdem2：電動機の出力トルクを算出するときに使用する要求駆動トルク
Ｔemaxmod：環境補正最大トルク（空気密度を考慮して算出されるエンジンの最大トルク）
Ｔmmx：電動機の最大トルク
Ｔrlim：上限値
10: Vehicle (hybrid vehicle)
12: Engine 90: Electronic control device (control device)
92c: upper limit control unit (control unit)
92d: MG torque calculator (controller)
MG: electric motor Te: engine torque Trdem: required driving torque of the driver Trdem2: required driving torque used when calculating the output torque of the electric motor Temaxmod: environment correction maximum torque (maximum engine torque calculated considering air density )
Tmmx: Maximum torque of motor Trlim: Upper limit
Claims (1)
前記ハイブリッド走行モードで走行中において、空気密度を考慮して算出される前記エンジンの最大トルクに前記電動機の最大トルクを加算して求められる上限値を算出し、前記要求駆動トルクが前記上限値より大きい場合には、前記電動機の出力トルクを算出するときに使用する前記要求駆動トルクの値を前記上限値に制限する制御部を備える
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 Applied to a hybrid vehicle using an engine and an electric motor as driving force sources, and during driving in a hybrid driving mode in which the driving force is output from the engine and the electric motor, the driving torque required by the driver and the engine torque of the engine. A control device for a hybrid vehicle, which calculates the output torque of the electric motor based on
During running in the hybrid running mode, an upper limit value obtained by adding the maximum torque of the electric motor to the maximum torque of the engine calculated in consideration of the air density is calculated, and the required driving torque is greater than the upper limit value. A control device for a hybrid vehicle, comprising: a control unit that limits the value of the required driving torque used when calculating the output torque of the electric motor to the upper limit value when the required driving torque is larger.
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|---|---|---|---|---|
| JP7485124B1 (en) | 2023-02-24 | 2024-05-16 | いすゞ自動車株式会社 | CONTROL DEVICE, VEHICLE, AND CONTROL METHOD |
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