JP4915240B2 - Vehicle and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle and a control method thereof.
従来から、この種の車両として、エンジンの騒音レベルがロードノイズレベル以下となるときには燃費がよくなるように定められた動作ライン上の運転ポイントでエンジンを運転し、エンジンの騒音レベルがロードノイズレベルより高くなるときには当該燃費がよくなるように定められた動作ラインのうち車両の共振領域に属する運転ポイントを避けた運転ポイントでエンジンを運転するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、こうしたエンジンの運転制御を実行することにより、車両の共振等による振動や騒音が運転者に与える影響を低減している。
しかしながら、上記従来の車両では、エンジンの騒音レベルとロードノイズレベルとから得られる運転ポイントでエンジンが運転されるので、車両の共振等による振動や騒音を抑制することができるものの車両の燃費が低下するおそれもある。また、運転者の中には、若干の振動や騒音が生じたとしても車両の燃費向上を望むものもいると考えられる。 However, in the above conventional vehicle, the engine is operated at an operation point obtained from the engine noise level and the road noise level, so that vibration and noise due to vehicle resonance can be suppressed, but the vehicle fuel consumption is reduced. There is also a risk. In addition, it is considered that some drivers desire to improve the fuel consumption of the vehicle even if some vibration or noise occurs.
そこで、本発明による車両およびその制御方法は、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択できるようにすることを目的とする。 In view of the above, an object of the vehicle and the control method thereof according to the present invention is to make it possible to arbitrarily select whether or not to give priority to the fuel consumption of the vehicle even if slight vibration or noise occurs.
本発明による車両およびその制御方法は、上述の目的を達成するために以下の手段を採っている。 The vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve the above-described object.
本発明による車両は、
内燃機関と、
車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な動力伝達手段と、
燃費を優先する燃費優先モードを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関を効率よく運転するための第1の運転制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記第1の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第2の運転制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく動力が前記車軸に出力されるように前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御する制御手段と、
を備えるものである。
The vehicle according to the present invention is
An internal combustion engine;
An axle-side rotating element connected to the axle side and an engine-side rotating element connected to the engine shaft of the internal combustion engine and capable of differential rotation with respect to the axle-side rotating element, Power transmission means capable of outputting at least a part to the axle side;
A fuel efficiency priority mode selection switch for selecting a fuel efficiency priority mode that prioritizes fuel efficiency;
Required driving force setting means for setting required driving force required for traveling;
When the fuel efficiency priority mode selection switch is turned off, a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force is set using a first driving constraint for efficiently operating the internal combustion engine. In addition, when the fuel consumption priority mode selection switch is turned on, the lower limit of the rotational speed of the internal combustion engine is specified with priority on improving fuel consumption over suppression of vibration and noise compared to the first driving restriction. Target operation point setting means for setting a target operation point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force using the operation constraint of 2;
Control means for controlling the internal combustion engine and the power transmission means so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and power based on the set required driving force is output to the axle;
Is provided.
この車両では、燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、内燃機関を効率よく運転するための第1の運転制約を用いて走行に要求される要求駆動力に対応した内燃機関の目標運転ポイントが設定され、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく動力が車軸に出力されるように内燃機関と動力伝達手段とが制御される。また、燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、第1の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して内燃機関の回転数の下限を規定する第2の運転制約を用いて要求駆動力に対応した内燃機関の目標運転ポイントが設定され、設定された目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に要求駆動力に基づく動力が車軸に出力されるように内燃機関と動力伝達手段とが制御される。これにより、この車両では、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。 In this vehicle, when the fuel efficiency priority mode selection switch is turned off, the target operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force required for traveling using the first driving constraint for efficiently operating the internal combustion engine Is set, and the internal combustion engine and the power transmission means are controlled so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the power based on the required driving force is output to the axle. In addition, when the fuel efficiency priority mode selection switch is turned on, the second operation restriction that prescribes the lower limit of the rotational speed of the internal combustion engine in preference to the improvement of fuel consumption over the suppression of vibration and noise compared to the first operation restriction. Is used to set a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force, and the internal combustion engine is operated at the set target operating point and power based on the required driving force is output to the axle. The power transmission means is controlled. As a result, in this vehicle, it is possible to arbitrarily select whether or not to give priority to the fuel consumption of the vehicle even if slight vibration or noise occurs only by operating the fuel consumption priority mode selection switch.
この場合、前記第2の運転制約は、前記内燃機関の回転数の下限を前記第1の運転制約に比べて低く規定するものであってもよい。これにより、燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、燃費優先モード選択スイッチがオフされているときに比べて振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域においても内燃機関を効率よく運転すると共に内燃機関の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。 In this case, the second operation constraint may define a lower limit of the rotational speed of the internal combustion engine lower than the first operation constraint. As a result, when the fuel efficiency priority mode selection switch is on, vibration and noise slightly increase compared to when the fuel efficiency priority mode selection switch is off, but the internal combustion engine is operated efficiently even in the low engine speed range. In addition, it is possible to reduce the fuel consumption of the internal combustion engine, thereby improving the fuel consumption of the vehicle.
また、上記車両は、前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備えてもよく、前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段であってもよい。更に、前記電力動力入出力手段は、動力を入出力可能な発電用電動機と、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸と前記発電用電動機の回転軸との3軸に接続され、これら3軸のうちの何れか2軸に入出力される動力に基づく動力を残余の軸に入出力する3軸式動力入出力手段とを含むものであってもよい。そして、前記動力伝達手段は、無段変速機であってもよい。 The vehicle may further include an electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle, and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor. Connected to the axle and the engine shaft of the internal combustion engine to output at least part of the power of the internal combustion engine to the axle side with input and output of electric power and power, and to exchange power with the power storage means It may be a simple power drive input / output means. Further, the electric power drive input / output means is connected to three shafts of a generator motor capable of inputting / outputting power, the axle, the engine shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator motor. 3 axis type power input / output means for inputting / outputting power based on the power input / output to / from any of the two axes to / from the remaining shafts. The power transmission means may be a continuously variable transmission.
本発明による車両の制御方法は、内燃機関と、車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な動力伝達手段と、燃費を優先する燃費優先モードを選択するための燃費優先モード選択スイッチとを備えた車両の制御方法であって、
(a)前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関を効率よく運転するための第1の運転制約を用いて走行に要求される要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記第1の運転制約に比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先して前記内燃機関の回転数の下限を規定する第2の運転制約を用いて前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
(b)ステップ(a)にて設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく動力が前記車軸に出力されるように前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御するステップと、
を含むものである。
A vehicle control method according to the present invention includes an internal combustion engine, an axle-side rotation element connected to an axle side, and an engine-side rotation connected to the engine shaft of the internal combustion engine and capable of differential rotation with respect to the axle-side rotation element. Power transmission means capable of outputting at least part of the power from the engine shaft to the axle side, and a fuel efficiency priority mode selection switch for selecting a fuel efficiency priority mode that prioritizes fuel efficiency. A vehicle control method comprising:
(A) When the fuel efficiency priority mode selection switch is turned off, the target of the internal combustion engine corresponding to the required driving force required for traveling using the first driving constraint for efficiently operating the internal combustion engine When the operating point is set and the fuel efficiency priority mode selection switch is turned on, the lower limit of the rotational speed of the internal combustion engine is given priority over improving the fuel efficiency over suppressing vibration and noise compared to the first operating constraint. Setting a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force using a second operating constraint that defines
(B) The internal combustion engine and the power transmission means are operated so that the internal combustion engine is operated at the target operation point set in step (a) and power based on the required driving force is output to the axle. Controlling step;
Is included.
この方法によれば、燃費優先モード選択スイッチを操作するだけで、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。 According to this method, it is possible to arbitrarily select whether or not to give priority to the fuel consumption of the vehicle even if slight vibration or noise occurs by operating the fuel consumption priority mode selection switch.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例に係るハイブリッド自動車20の概略構成図である。同図に示すハイブリッド自動車20は、エンジン22と、エンジン22の出力軸であるクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された車軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに接続されたモータMG2と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「ハイブリッドECU」という)70等とを備えるものである。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
エンジン22は、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22に対して設けられて当該エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号が入力される。そして、エンジンECU24は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号や上記センサからの信号等に基づいてエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行う遊星歯車機構として構成されている。機関側回転要素としてのキャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、車軸側回転要素としてのリングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、動力分配統合機構30は、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側とにそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構37およびデファレンシャルギヤ38を介して最終的に駆動輪である車輪39a,39bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42を介して二次電池であるバッテリ50と電力のやり取りを行う。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2の何れか一方により発電される電力を他方のモータで消費できるようになっている。従って、バッテリ50は、モータMG1,MG2の何れかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになり、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されないことになる。モータMG1,MG2は、何れもモータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、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からの信号や、図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流等が入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号等が出力される。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44から入力した信号に基づいて図示しない回転数算出ルーチンを実行し、モータMG1,MG2の回転子の回転数Nm1,Nm2を計算している。また、モータECU40は、ハイブリッドECU70と通信しており、ハイブリッドECU70からの制御信号等に基づいてモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッドECU70に出力する。
Both the motor MG1 and the motor MG2 are configured as well-known synchronous generator motors that operate as generators and can operate as motors, and exchange power with the
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には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧、バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流、バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からのバッテリ温度Tb等が入力されている。バッテリECU52は、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッドECU70やエンジンECU24に出力する。更に、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量SOCも算出している。
The
ハイブリッドECU70は、CPU72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、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッドECU70には、イグニッションスイッチ(スタートスイッチ)80からのイグニッション信号、シフトレバー81の操作位置であるシフトポジションSP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、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、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ストロークセンサ86からのブレーキペダルストロークBS、車速センサ87からの車速V等が入力ポートを介して入力される。また、実施例のハイブリッド自動車20の運転席近傍には、走行時の制御モードとして、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先するECOモード(燃費優先モード)を選択するためのECOスイッチ(燃費優先モード選択スイッチ)88が設けられており、このECOスイッチ88もハイブリッドECU70に接続されている。ECOスイッチ88が運転者等によりオンされると、通常時(スイッチオフ時)には値0に設定される所定のECOフラグFecoが値1に設定されると共に、予め定められた燃費優先時用の各種制御手順に従ってハイブリッド自動車20が制御されることになる。そして、ハイブリッドECU70は、上述したように、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52等と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40、バッテリECU52等と各種制御信号やデータのやり取りを行っている。
The
上述のように構成された実施例のハイブリッド自動車20では、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクが計算され、この要求トルクに対応する動力がリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG1とモータMG2とが制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御モードとしては、要求トルクに見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2から要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するように運転制御するモータ運転モード等がある。
In the
次に、上述のように構成されたハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2は、ハイブリッドECU70により所定時間毎(例えば、数msec毎)に実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
図2の駆動制御ルーチンの開始に際して、ハイブリッドECU70のCPU72は、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や車速センサ87からの車速V、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2、充放電要求パワーPb*、バッテリ50の充放電に許容される電力である入出力制限Win,Wout、ECOスイッチフラグFecoの値といった制御に必要なデータの入力処理を実行する(ステップS100)。ここで、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、モータECU40から通信により入力するものとした。また、充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の残容量SOC等に基づいてバッテリECU52によってバッテリ50を充放電すべき電力として設定されるものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。同様に、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の温度Tbとバッテリ50の残容量SOCとに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通信により入力するものとした。ステップS100のデータ入力処理の後、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪たる車輪39a,39bに連結された車軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*を設定した上で、エンジン22に要求される要求パワーPe*を設定する(ステップS110)。実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係が予め定められて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶されており、要求トルクTr*としては、与えられたアクセル開度Accと車速Vとに対応したものが当該マップから導出・設定される。図3に要求トルク設定用マップの一例を示す。また、実施例において、要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものと充放電要求パワーPb*とロスLossとの総和として計算される。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、図示するようにモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除するか、あるいは車速Vに換算係数kを乗じることによって求めることができる。
At the start of the drive control routine in FIG. 2, the
続いて、ステップS100にて入力したECOフラグFecoが値0であるか否か、すなわちECOスイッチ88がオフされているか否かを判定する(ステップS120)。ECOフラグFecoが値0であり、ECOスイッチ88がオフされている場合には、ステップS110にて設定された要求パワーPe*と予め定められた第1の運転制約としての通常時用動作ラインとを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*を設定する(ステップS130)。また、ECOフラグFecoが値1であり、ECOスイッチ88がオンされている場合には、ステップS110にて設定された要求パワーPe*と通常時用動作ラインに比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先したECOモード時用動作ラインとを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*を設定する(ステップS140)。図4に、通常時用動作ラインとECOモード時用動作ラインとを例示する。同図において実線で示す通常時用動作ラインは、エンジン22の下限回転数を振動や騒音を抑制できるだけ抑制するように定められた値N1として規定すると共に、エンジン22の回転数が値N1以上となる領域では、エンジン22を効率よく運転して燃費ができるだけ良くなるように目標回転数Ne*と目標トルクTe*との関係を規定するものとして予め実験、解析を経て作成される。これに対して、図4において破線で示すECOモード時用動作ラインは、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先してエンジン22の下限回転数を通常時用動作ラインにおける値N1よりも小さな値N0(N0<N1)として規定すると共に、エンジン22の回転数が値N0以上となる領域では、エンジン22を効率よく運転して燃費ができるだけ良くなるように目標回転数Ne*と目標トルクTe*との関係を規定するものとして予め実験、解析を経て作成される。そして、ステップS130またはS140では、図4に示すように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とが騒音排除用動作ラインまたは効率用動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定であることを示す曲線との交点として設定される。なお、実施例において、通常時用動作ラインとECOモード時用動作ラインとは、エンジン22の回転数が値N1以上となる領域では、ある要求パワーPe*に対するエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを同一に設定するものとされている。これにより、ECOスイッチ88がオンされている場合には、ECOスイッチ88がオフされている場合に比べて、振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域(値N0から値N1の範囲)においてもエンジン22を効率よく運転すると共にエンジン22の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。
Subsequently, it is determined whether or not the ECO flag Feco input in step S100 is 0, that is, whether or not the
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定したならば、目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(Nm2/Gr)と動力分配統合機構30のギヤ比ρ(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)とを用いて次式(1)に従いモータMG1の目標回転数Nm1*を計算した上で、計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1とに基づく式(2)の計算を実行してモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する(ステップS150)。ここで、式(1)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。また、動力分配統合機構30の回転要素における回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図を図5に例示する。図中、左側のS軸はモータMG1の回転数Nm1に一致するサンギヤ31の回転数を示し、中央のC軸はエンジン22の回転数Neに一致するキャリア34の回転数を示し、右側のR軸はモータMG2の回転数Nm2を変速機60の現在のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。また、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1からトルクTm1を出力したときにこのトルク出力によりリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。モータMG1の目標回転数Nm1*を求めるための式(1)は、この共線図における回転数の関係を用いれば容易に導出することができる。そして、式(2)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、式(2)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
When the target rotational speed Ne * and the target torque Te * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) …(1)
Tm1*=前回Tm1*+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt …(2)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (1)
Tm1 * = previous Tm1 * + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (2)
ステップS150にてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定したならば、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと、トルク指令Tm1*と現在のモータMG1の回転数Nm1との積として得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で除することによりモータMG2から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを次式(3)および式(4)を用いて計算する(ステップS160)。次いで、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとに基づいてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(5)を用いて計算し(ステップS170)、モータMG2のトルク指令Tm2*をステップS140にて計算したトルク制限Tmin,Tmaxで仮モータトルクTm2tmpを制限した値として設定する(ステップS180)。このようにしてモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、車軸としてのリングギヤ軸32aに出力するトルクをバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で制限したトルクとして設定することができる。なお、式(5)は、図5の共線図から容易に導出することができる。こうしてエンジン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*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*をエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS190)、再度ステップS100以降の処理を実行する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを得るための制御を実行する。また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*を用いてモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*を用いてモータMG2が駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
If torque command Tm1 * of motor MG1 is set in step S150, input / output limits Win and Wout of
Tmin=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(3)
Tmax=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 …(4)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr …(5)
Tmin = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (3)
Tmax = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (4)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
以上説明したように、実施例のハイブリッド自動車20では、ECOスイッチ88がオフされているときには、エンジン22を効率よく運転するための第1の運転制約としての通常時用動作ラインを用いて走行に要求される要求トルクTr*に基づく要求パワーPe*に対応したエンジン22の目標運転ポイント(目標回転数Ne*および目標トルクTe*)が設定され(ステップS130)、設定された目標運転ポイントでエンジン22が運転されると共に要求トルクTr*に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG1およびMG2とが制御される(ステップS150〜S190)。また、ECOスイッチ88がオンされているときには、通常時用動作ラインに比べて振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先してエンジン22の回転数の下限(値N0)を規定する第2の運転制約としてのECOモード時用動作ラインを用いて要求トルクTr*に基づく要求パワーPe*に対応したエンジン22の目標運転ポイントが設定され(ステップS140)、設定された目標運転ポイントでエンジン22が運転されると共に要求トルクTr*に基づくトルクが車軸としてのリングギヤ軸32aに出力されるようにエンジン22とモータMG1およびMG2とが制御される(ステップS150〜S190)。これにより、ハイブリッド自動車20では、ECOスイッチ88を操作するだけで、若干の振動や騒音が生じても車両の燃費を優先するか否かを任意に選択することが可能となる。すなわち、ECOスイッチ88がオンされているときに用いられるECOモード時用動作ラインは、エンジン22の回転数の下限(値N0)を通常時用動作ラインにおける値N1に比べて低く規定するものであるから、ECOスイッチ88がオンされているときには、ECOスイッチ88がオフされているときに比べて振動や騒音が若干増加するものの、低回転数領域(値N0から値N1の範囲)においてもエンジン22を効率よく運転すると共にエンジン22の燃料消費量を低減することが可能となり、それにより車両の燃費を向上させることができる。
As described above, in the
なお、実施例のハイブリッド自動車20は、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸に出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図6に示す変形例としてのハイブリッド自動車20Aのように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aに接続された車軸(車輪39a,39bが接続された車軸)とは異なる車軸(図6における車輪39c,39dに接続された車軸)に出力するものに適用されてもよい。また、上記実施例のハイブリッド自動車20は、エンジン22の動力を動力分配統合機構30を介して車輪39a,39bに接続される車軸としてのリングギヤ軸32aに出力するものであるが、本発明の適用対象は、これに限られるものでもない。すなわち、本発明は、図7に示す変形例としてのハイブリッド自動車20Bのように、エンジン22のクランクシャフトに接続されたインナーロータ232と車輪39a,39bに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ234とを有し、エンジン22の動力の一部を車軸に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えたものに適用されてもよい。
In addition, although the
更に、上記ハイブリッド自動車20は、車軸側回転要素としてのリングギヤ32および機関側回転要素としてのキャリア34を有する動力分配統合機構30を有するものであるが、本発明は、動力分配統合機構30の代わりに、エンジン22の動力を車軸側に伝達する動力伝達手段として無段変速機(以下「CVT」という)を備えた車両に適用されてもよい。このような車両の一例であるハイブリッド自動車20Cを図8に示す。同図に示す変形例のハイブリッド自動車20Cは、エンジン22からの動力をトルクコンバータ130や前後進切換機構135、ベルト式のCVT140、ギヤ機構37、デファレンシャルギヤ38等を介して例えば前輪である車輪39a,39bに出力する前輪駆動系と、同期発電電動機であるモータMGからの動力をギヤ機構37′、デファレンシャルギヤ38′等を介して例えば後輪である車輪39c,39dに出力する後輪駆動系と、車両全体を制御するハイブリッドECU70とを備える。この場合、トルクコンバータ130は、ロックアップ機構を有する流体式トルクコンバータとして構成される。また、前後進切換機構135は、例えばダブルピニオンの遊星歯車機構とブレーキとクラッチとを含み、前後進の切り換えやトルクコンバータ130とCVT140との接続・切離を実行する。CVT140は、機関側回転要素としてのインプットシャフト141に接続された溝幅を変更可能なプライマリプーリ143と、同様に溝幅を変更可能であって車軸側回転要素としてのアウトプットシャフト142に接続されたセカンダリプーリ144と、プライマリプーリ143およびセカンダリプーリ144の溝に巻き掛けられたベルト145とを有する。そして、CVT140は、CVT用電子制御ユニット146により駆動制御される油圧回路147からの作動油によりプライマリプーリ143およびセカンダリプーリ144の溝幅を変更することにより、インプットシャフト141に入力した動力を無段階に変速してアウトプットシャフト142に出力する。なお、CVT140は、トロイダル式のCVTとして構成されてもよい。そして、モータMGは、インバータ45を介してエンジン22により駆動されるオルタネータ29や、当該オルタネータ29からの電力ラインに出力端子が接続されたバッテリ(高圧バッテリ)50に接続されている。これにより、モータMGは、オルタネータ29やバッテリ50からの電力により駆動されたり、回生を行って発電した電力によりバッテリ50を充電したりする。このように構成されたハイブリッド自動車20Cは、運転者のアクセルペダル83の操作に応じて主としてエンジン22からの動力を例えば前輪である車輪39a,39bに出力して走行し、必要に応じて車輪39a,39bへの動力の出力に加えてモータMGからの動力を例えば後輪である車輪39c,39dに出力して4輪駆動により走行する。
Further, the
なお、図8のハイブリッド自動車20Cのように、CVT140を備えた車両では、エンジン22の運転ポイントを任意に設定することができるから、本発明は、図9に例示するようなエンジン22からの動力を機関側回転要素としてのインプットシャフト141車軸側回転要素としてのアウトプットシャフト142とを有するCVT140を介して車輪39a,39bに連結された車軸36に出力する自動車20Dにも適用され得る。
Note that in a vehicle equipped with
ここで、上記実施例および変形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しておく。すなわち、リングギヤ軸32a等に動力を出力可能なエンジン22が「内燃機関」に相当し、車軸側回転要素としてのリングギヤ32と機関側回転要素としてのキャリア34とを有する動力分配統合機構30や、エンジン22に接続されたインナーロータ232と車輪39a,39bに動力を出力する車軸に接続されたアウターロータ234とを有する対ロータ電動機230、車軸側回転要素としてのインプットシャフト141と機関側回転要素としてのアウトプットシャフト142とを有するCVT140が「動力伝達手段」に相当する。また、振動や騒音の抑制よりも燃費向上を優先するECOモード(燃費優先モード)を選択するためのECOスイッチ88が「燃費優先モード選択スイッチ」に相当し、図2の駆動制御ルーチンを実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求駆動力設定手段」、「目標運転ポイント設定手段」および「制御手段」に相当する。更に、モータMG1および動力分配統合機構30や対ロータ電動機230が「電力動力入出力手段」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、モータMG,MG2が「電動機」に相当し、モータMG1、オルタネータ29あるいは対ロータ電動機230が「発電用電動機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当する。なお、これら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最良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。すなわち、実施例はあくまで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ず、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行われるべきものである。
Here, the correspondence between the main elements of the above-described embodiments and modifications and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. That is, the
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら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、様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
本発明は、自動車の製造産業等において利用可能である。 The present invention can be used in the automobile manufacturing industry and the like.
20,20A,20B,20C ハイブリッド自動車、20D 自動車、22 エンジン、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、29 オルタネータ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、36 車軸、37,37′ ギヤ機構、38,38′ デファレンシャルギヤ、39a〜39d 車輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42,45 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 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、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(ハイブリッドECU)、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、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 ブレーキペダルストロークセンサ、87 車速センサ、88 ECOスイッチ、90自動変速機、91,141 インプットシャフト、92,142 アウトプットシャフト、130 トルクコンバータ、135 前後進切換機構、140 CVT、143 プライマリプーリ、144 セカンダリプーリ、145 ベルト、146 CVT用電子制御ユニット、147 油圧回路、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、MG,MG1,MG2 モータ。 20, 20A, 20B, 20C Hybrid vehicle, 20D vehicle, 22 engine, 24 electronic control unit (engine ECU) for engine, 26 crankshaft, 28 damper, 29 alternator, 30 power distribution integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a Ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 36 axle, 37, 37 'gear mechanism, 38, 38' differential gear, 39a-39d wheels, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42, 45 inverter, 43, 44 rotational position detection sensor, 50 battery, 51 temperature sensor, 52 battery electronic control unit (battery ECU), 54 power line, 70 hybrid electronic control unit (hybrid E) CU), 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal stroke sensor, 87 vehicle speed sensor, 88 ECO switch, 90 automatic transmission, 91,141 input shaft, 92,142 output shaft, 130 torque converter, 135 forward / reverse switching mechanism, 140 CVT, 143 primary pulley, 144 secondary pulley, 145 belt, 146 CVT electronic control unit 147 Hydraulic circuit, 230 Counter rotor motor, 232 Inner rotor, 234 Outer rotor, MG, MG1, MG2 motor.
Claims (5)
車軸側に接続される車軸側回転要素と前記内燃機関の機関軸に接続されると共に前記車軸側回転要素に対して差回転可能な機関側回転要素とを有し、前記機関軸からの動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力可能な動力伝達手段と、
燃費を優先する燃費優先モードを選択するための燃費優先モード選択スイッチと、
走行に要求される要求駆動力を設定する要求駆動力設定手段と、
前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関を効率よく運転するための第1の運転制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記第1の運転制約に比べて前記内燃機関の回転数の下限を低く規定する第2の運転制約を用いて前記設定された要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した要求駆動力に基づく動力が前記車軸に出力されるように前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御する制御手段と、を備える車両。 An internal combustion engine;
An axle-side rotating element connected to the axle side and an engine-side rotating element connected to the engine shaft of the internal combustion engine and capable of differential rotation with respect to the axle-side rotating element, Power transmission means capable of outputting at least a part to the axle side;
A fuel efficiency priority mode selection switch for selecting a fuel efficiency priority mode that prioritizes fuel efficiency;
Required driving force setting means for setting required driving force required for traveling;
When the fuel efficiency priority mode selection switch is turned off, a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the set required driving force is set using a first driving constraint for efficiently operating the internal combustion engine. to together, when the fuel consumption priority mode selection switch is turned on, the first operational constraints the is the set with the second operating constraints defining lower limit rotation speed of the internal combustion engine in comparison with the request Target operating point setting means for setting a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the driving force;
Control means for controlling the internal combustion engine and the power transmission means so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and power based on the set required driving force is output to the axle; A vehicle comprising:
前記車軸または該車軸とは異なる他の車軸に動力を出力可能な電動機と、
前記電動機と電力をやり取り可能な蓄電手段とを更に備え、
前記動力伝達手段は、前記車軸と前記内燃機関の前記機関軸とに接続されて電力と動力との入出力を伴って前記内燃機関の動力の少なくとも一部を前記車軸側に出力すると共に前記蓄電手段と電力をやり取り可能な電力動力入出力手段である車両。 The vehicle according to claim 1 ,
An electric motor capable of outputting power to the axle or another axle different from the axle;
And further comprising a storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
The power transmission means is connected to the axle and the engine shaft of the internal combustion engine, outputs at least part of the power of the internal combustion engine to the axle side with input and output of electric power and power, and stores the power. A vehicle which is an electric power input / output means capable of exchanging electric power with the means.
(a)前記燃費優先モード選択スイッチがオフされているときには、前記内燃機関を効率よく運転するための第1の運転制約を用いて走行に要求される要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定すると共に、前記燃費優先モード選択スイッチがオンされているときには、前記第1の運転制約に比べて前記内燃機関の回転数の下限を低く規定する第2の運転制約を用いて前記要求駆動力に対応した前記内燃機関の目標運転ポイントを設定するステップと、
(b)ステップ(a)にて設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記要求駆動力に基づく動力が前記車軸に出力されるように前記内燃機関と前記動力伝達手段とを制御するステップと、を含む車両の制御方法。
An internal combustion engine, an axle-side rotation element connected to the axle side, and an engine-side rotation element connected to the engine axis of the internal combustion engine and capable of differential rotation with respect to the axle-side rotation element, A vehicle control method comprising: power transmission means capable of outputting at least part of the power from the axle to the axle side; and a fuel efficiency priority mode selection switch for selecting a fuel efficiency priority mode that prioritizes fuel efficiency,
(A) When the fuel efficiency priority mode selection switch is turned off, the target of the internal combustion engine corresponding to the required driving force required for traveling using the first driving constraint for efficiently operating the internal combustion engine sets a driving point, when the fuel consumption priority mode selection switch is turned on, using the second operating constraints the defining the lower limit rotation speed of the internal combustion engine lower than that of the first operating constraints the Setting a target operating point of the internal combustion engine corresponding to the required driving force;
(B) The internal combustion engine and the power transmission means are operated so that the internal combustion engine is operated at the target operation point set in step (a) and power based on the required driving force is output to the axle. And a step of controlling the vehicle.
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