JP6028328B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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Description
この発明は、ハイブリッド車両に関し、より特定的には、エンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle, and more particularly to a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor generator.
エンジンおよびモータジェネレータを搭載したハイブリッド車両では、アクセルオフによる減速時に、基本的には、モータジェネレータの回生制動トルクによって、通常のガソリン車両でのエンジンブレーキ相当の減速力が出力される。 In a hybrid vehicle equipped with an engine and a motor generator, a deceleration force equivalent to an engine brake in a normal gasoline vehicle is basically output by the regenerative braking torque of the motor generator when the accelerator is decelerated.
特開2009−166657号公報(特許文献1)には、アクセルオフ時における減速力が通常走行用のドライブポジション(Dポジション)よりも大きくなる制動用ポジション(Bポジション)が設定されたハイブリッド車両の制御方法が記載されている。具体的には、Bポジションが選択されたアクセルオフ時には、バッテリの入力制限Winの範囲内でモータジェネレータMG1によりエンジンをクランキングするとともに、クランキング終了後には、MG1によってエンジンをモータリングする制御が記載されている。特に、エンジンのモータリングの際には、Bポジション用入力制限Winbを設定して充電を制限するが記載される。これにより、エンジン回転数を上昇させることで車両の減速感がを高められる。 Japanese Patent Laying-Open No. 2009-166657 (Patent Document 1) discloses a hybrid vehicle in which a braking position (B position) in which the deceleration force when the accelerator is off is larger than the normal driving position (D position) is set. A control method is described. Specifically, when the accelerator is off when the B position is selected, the engine is cranked by the motor generator MG1 within the range of the battery input limit Win, and after the cranking is completed, the engine is motored by the MG1. Have been described. In particular, in engine motoring, the B position input limit Winb is set to limit charging. Thereby, the feeling of deceleration of the vehicle can be enhanced by increasing the engine speed.
また、特開2011−121423号公報(特許文献2)には、ハイブリッド車両において、所定の放電実行条件の成立時に、モータジェネレータの動力でエンジンを回転駆動して電気エネルギを消費する吹き上げ放電を実行する制御が記載される。 Japanese Patent Laid-Open No. 2011-121423 (Patent Document 2) discloses that in a hybrid vehicle, when a predetermined discharge execution condition is satisfied, a blow-up discharge that consumes electric energy by rotating the engine with the power of a motor generator is executed. Control to do is described.
また、特開2007−62638号公報(特許文献3)には、車両外部の電源によって車載蓄電装置を充電可能なハイブリッド車両において、エンジンを停止してモータジェネレータの出力のみで走行するEV(Electric Vehicle)走行を重視する走行モードと、エンジンおよびモータジェネレータの両者の出力で走行するHV(Hybrid Vehicle)走行を重視する走行モードとを切換える制御が記載されている。特に、特許文献3では、HV走行重視モードと、EV走行重視モードとの間で、SOC制御の上下限値を変更することが記載されている。
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2007-62638 (Patent Document 3) discloses an EV (Electric Vehicle) that travels only with the output of a motor generator while stopping the engine in a hybrid vehicle that can charge an in-vehicle power storage device with a power supply external to the vehicle. ) Control for switching between a traveling mode in which traveling is emphasized and a traveling mode in which HV (Hybrid Vehicle) traveling is performed with the outputs of both the engine and the motor generator is described. In particular,
さらに、特開2007−131103号公報(特許文献4)には、バッテリの入力制御に基づいてエンジンの間欠運転を禁止する間欠運転禁止車速を設けるとともに、車速が当該間欠運転禁止車速よりも高いときには、エンジンの間欠停止を禁止する制御が記載されている。 Furthermore, JP 2007-131103 A (Patent Document 4) provides an intermittent operation prohibition vehicle speed for prohibiting intermittent operation of the engine based on battery input control, and when the vehicle speed is higher than the intermittent operation prohibition vehicle speed. In addition, control for prohibiting intermittent stop of the engine is described.
特許文献3には、HV走行重視モードおよびEV走行重視モードをドライバが選択するためのスイッチを設けることが記載されている。ドライバ入力によりEV走行重視モードが選択されている場合には、ドライバがエンジン作動を抑制した走行を望んでいることになる。
特許文献3のような走行モード選択を行なうハイブリッド車両に、特許文献1に記載されたBポジションが設けられた場合には、Bポジションの選択時における走行モード選択への対応が問題となる。具体的には、エンジンブレーキを作用させるためにエンジンが作動され易くなるBポジションにおいて、EV走行重視モードが選択されている場合に、エンジンの作動をどのように制御するかによって、ドライバの快適性が影響を受けることが予想される。また、Bポジション選択中に走行モードが切換えられた際にも、エンジン挙動の急変を抑制することが、運転快適性の点から好ましい。
When the B position described in
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、制動力を強化するための制動用ポジションが選択されたハイブリッド車両において、EV走行を重視する走行モードおよびHV走行を重視する走行モードを円滑に選択適用することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to emphasize EV traveling in a hybrid vehicle in which a braking position for enhancing braking force is selected. It is to smoothly select and apply a travel mode and a travel mode that places importance on HV travel.
この発明のある局面では、前進走行時に選択されるドライブレンジと、アクセルオフ時の制動力をドライブレンジよりも強化するための制動用レンジとをシフトレンジに含むハイブリッド車両であって、内燃機関と、内燃機関を回転駆動して始動させる第1モータジェネレータと、ハイブリッド車両の駆動軸に連結される第2モータジェネレータと、蓄電装置と、動力分割機構と、制御装置とを含む。蓄電装置は、第1モータジェネレータおよび第2モータジェネレータとの間で電力を入出力する。動力分割機構は、内燃機関の出力軸、ハイブリッド車両の駆動軸、および第1モータジェネレータの回転軸の三要素の各々を機械的に連結して、三要素のうちの何れか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間で動力伝達を可能とするように構成される。制御装置は、内燃機関、第1モータジェネレータおよび、第2モータジェネレータの出力を制御する。制御装置は、選択手段と、判定手段と、設定手段とを含む。選択手段は、前進走行時に、内燃機関の作動を抑制する第1の走行モードと、第1の走行モードと比較して内燃機関の作動頻度が高められる第2の走行モードとを選択する。判定手段は、アクセルオフによる減速時に、車両状態およびシフトレンジに基づいて設定された減速力を示すパラメータと第1の判定値との比較に基づいて、第1モータジェネレータによるモータリングを伴う内燃機関の作動の要否を判定する。設定手段は、シフトレンジに応じて、制動用レンジの選択時には、ドライブレンジの選択時よりも内燃機関が作動し易いように、第1の判定値を変化させる。さらに、設定手段は、制動用レンジがされている場合に、第1の走行モードの選択時には第1の判定値を第1の値に設定する一方で、第2の走行モードの選択時には第1の判定値を、第1の値よりも内燃機関が作動し易くなる第2の値に設定し、かつ、第1の判定値を第2の値から第1の値に変化させる際の時間変化レートを、第1の値から第2の値に変化させる際の時間変化レートよりも大きく設定する。 In one aspect of the present invention, a shift range includes a hybrid vehicle that includes a drive range selected during forward traveling and a braking range for strengthening a braking force when the accelerator is off than the drive range. A first motor generator for rotating and starting the internal combustion engine, a second motor generator coupled to the drive shaft of the hybrid vehicle, a power storage device, a power split mechanism, and a control device. The power storage device inputs and outputs power between the first motor generator and the second motor generator. The power split mechanism mechanically connects each of the three elements of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft of the hybrid vehicle, and the rotation shaft of the first motor generator, and reacts any one of the three elements as a reaction force. By being an element, it is configured to allow power transmission between the other two elements. The control device controls the outputs of the internal combustion engine, the first motor generator, and the second motor generator. The control device includes selection means, determination means, and setting means. The selection means selects a first travel mode that suppresses the operation of the internal combustion engine during forward travel, and a second travel mode in which the operation frequency of the internal combustion engine is increased compared to the first travel mode. The determination means is an internal combustion engine with motoring by the first motor generator based on a comparison between a parameter indicating the deceleration force set based on the vehicle state and the shift range and the first determination value at the time of deceleration due to accelerator off. The necessity of the operation is determined. The setting means changes the first determination value according to the shift range so that the internal combustion engine can be operated more easily when the braking range is selected than when the drive range is selected. Further, when the braking range is set, the setting means sets the first determination value to the first value when the first traveling mode is selected, and the first means when the second traveling mode is selected. Is set to a second value that makes the internal combustion engine easier to operate than the first value, and the time change when the first determination value is changed from the second value to the first value The rate is set to be larger than the time change rate when changing from the first value to the second value.
好ましくは、ハイブリッド車両は、選択手段による走行モード選択についてのドライバ指示を入力するための選択スイッチをさらに含む。 Preferably, the hybrid vehicle further includes a selection switch for inputting a driver instruction for driving mode selection by the selection means.
さらに好ましくは、第1モータジェネレータは、動力分割機構を経由して伝達される内燃機関の出力によって発電するように構成される。制御装置は、第2の走行モードの選択時には、蓄電装置のSOCの低下に応じて、内燃機関の作動を伴う第1モータジェネレータの発電電力によって蓄電装置を充電する一方で、第1の走行モードの選択時には、内燃機関の作動を伴う蓄電装置の充電を非実行とする。 More preferably, the first motor generator is configured to generate power by the output of the internal combustion engine transmitted via the power split mechanism. When the second travel mode is selected, the control device charges the power storage device with the generated power of the first motor generator accompanying the operation of the internal combustion engine in accordance with the decrease in the SOC of the power storage device, while the first travel mode Is selected, charging of the power storage device accompanying the operation of the internal combustion engine is not executed.
また好ましくは、選択手段は、アクセル操作時には、少なくともアクセル開度および車速に基づいて設定された要求パワーが第2の判定値よりも高いときに内燃機関を作動した走行を指示する一方で、要求パワーが第2の判定値よりも低いときには内燃機関を停止した走行を指示する。そして、第1の走行モードの選択時において、第2の判定値は、第2の走行モードの選択時よりも高く設定される。 Preferably, the selection means instructs the traveling that operated the internal combustion engine when the required power set based on at least the accelerator opening and the vehicle speed is higher than the second determination value during the accelerator operation. When the power is lower than the second determination value, an instruction to travel with the internal combustion engine stopped is given. Then, when the first travel mode is selected, the second determination value is set higher than when the second travel mode is selected.
好ましくは、パラメータは、ドライバ操作に基づく要求パワーであり、第1の判定値は、蓄電装置の充電電力上限値である。 Preferably, the parameter is a required power based on a driver operation, and the first determination value is a charging power upper limit value of the power storage device.
この発明によれば、制動力を強化するための制動用ポジションが選択されたハイブリッド車両において、EV走行を重視する走行モードおよびHV走行を重視する走行モードの選択的な適用を円滑に実行することができる。 According to the present invention, in a hybrid vehicle in which a braking position for enhancing the braking force is selected, selective application of the traveling mode that emphasizes EV traveling and the traveling mode that emphasizes HV traveling is smoothly executed. Can do.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下図中の同一または相当部分には同一符号を付して原則的にその説明は繰返さないものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.
(車両の基本構成)
図1は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両の構成例を示す概略ブロック図である。
(Basic configuration of vehicle)
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration example of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention.
図1を参照して、ハイブリッド車両5は、エンジン18とモータジェネレータMG1,MG2とを搭載する。さらに、ハイブリッド車両5は、モータジェネレータMG1,MG2に対して電力を入出力するための蓄電装置10を搭載する。
Referring to FIG. 1,
蓄電装置10は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的には、リチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池が適用される。あるいは、電気二重層キャパシタなどの電池以外の電力貯蔵要素によって、蓄電装置10を構成してもよい。
The
監視ユニット11は、蓄電装置10に設けられた温度センサ12、電圧センサ13および電流センサ14の出力に基づいて、蓄電装置10の電圧Vb、電流Ibおよび温度Tbを検出する。上のように、蓄電装置10として代表的には二次電池が用いられるため、蓄電装置10の温度Tb、電圧Vbおよび電流Ibについて、以下では、電池温度Tb、電池電圧Vbおよび電池電流Ibとも称する。また、電池温度Tb、電池電圧Vbおよび電池電流Ibを包括的に「電池データ」とも総称する。
Monitoring
エンジン18は、たとえば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である。
The
エンジン18、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2は、動力分割機構22を介して機械的に連結される。動力分割機構22は、エンジン18のクランクシャフト、モータジェネレータMG1の回転軸およびモータジェネレータMG2の回転軸の三要素の各々を機械的に連結する動力伝達装置である。動力分割機構22は、上述の三要素のうちのいずれか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間での動力の伝達を可能とする。
この結果、図3に示されるように、ハイブリッド車両5では、動力分割機構22を介した連結により、エンジン18、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2の回転数は、共線図において直線で結ばれる関係になる。
As a result, as shown in FIG. 3, in the
図2を参照して、動力分割機構22についてさらに説明する。動力分割機構22は、サンギヤ202と、ピニオンギヤ204と、キャリア206と、リングギヤ208とを含む遊星歯車によって構成される。
The
ピニオンギヤ204は、サンギヤ202およびリングギヤ208と係合する。キャリア206は、ピニオンギヤ204が自転可能であるように支持する。サンギヤ202はモータジェネレータMG1の回転軸に連結される。キャリア206はエンジン18のクランクシャフトに連結される。リングギヤ208はモータジェネレータMG2の回転軸および減速機95に連結される。
減速機95は、駆動輪24Fとの間で回転駆動力を伝達する。減速機95によって、動力分割機構22(リングギヤ208)からの動力が、駆動輪24Fに伝達される。さらに、減速機95は、駆動輪24Fが受けた路面からの反力を、加速トルクあるいは減速トルクとして、動力分割機構22(リングギヤ208)へ伝達する。すなわち、リングギヤ208は、ハイブリッド車両5において駆動軸に相当する。
The
モータジェネレータMG1は、動力分割機構22によって分割されたエンジン18の動力を用いて発電するジェネレータとしての機能を有する。すなわち、ハイブリッド車両5の走行中において、蓄電装置10は、エンジン18の出力を源とした、モータジェネレータMG1の発電電力により充電可能である。反対に、モータジェネレータMG1は、蓄電装置10からの電力を受けて、動力分割機構22を介してエンジン18のクランクシャフトを回転駆動させるためのトルクを出力することができる。したがって、モータジェネレータMG1は、エンジン18を始動するため、あるいは、モータリングするためのモータとしての機能をも有する。すなわち、モータジェネレータMG1は、「第1モータジェネレータ」に対応する。
Motor generator MG1 has a function as a generator that generates electric power using the power of
モータジェネレータMG2は、蓄電装置10に蓄えられた電力およびモータジェネレータMG1による発電電力の少なくとも一方を用いて、駆動輪24Fに駆動力を与える車両駆動用電動機としての機能を有する。また、モータジェネレータMG2は、回生制動によって発電するジェネレータとしての機能をも有する。モータジェネレータMG2は、「第2モータジェネレータ」に対応する。
Motor generator MG2 has a function as a vehicle driving motor that applies driving force to driving
ハイブリッド車両5の走行時において、動力分割機構22は、エンジン18の作動によって発生する駆動力を二分割し、その一方をモータジェネレータMG1側へ配分するとともに、残りをモータジェネレータMG2へ配分する。動力分割機構22からモータジェネレータMG1側へ配分された駆動力は、発電動作に用いられる。一方、モータジェネレータMG2側へ配分された駆動力は、モータジェネレータMG2で発生した駆動力と合成されて、駆動輪24Fの駆動に使用される。このように、ハイブリッド車両5の走行状況に応じて、動力分割機構22を介して上記3者の間で駆動力の分配および結合が行なわれ、その結果として、駆動輪24Fが駆動される。
When the
図4の共線図に示されるように、ハイブリッド車両5は、エンジン18を停止して、モータジェネレータMG2の出力のみで走行することも可能である。この状態では、エンジン18(キャリア206)の回転数が0である一方で、リングギヤ208(MG2)が正回転し、サンギヤ202(MG1)が負回転することで、ハイブリッド車両5は、EV走行する。
As shown in the alignment chart of FIG. 4,
図4に示した状態から、モータジェネレータMG1をモータ(スタータ)として作動させて、エンジン18をクランキングすることによって、EV走行からHV走行へ移行できる。
From the state shown in FIG. 4, the motor generator MG1 is operated as a motor (starter) and the
図5には、HV走行における共線図が示される。
図5を参照して、モータジェネレータMG1によってエンジン18をクランキングすることによって、エンジン18は正回転するようになる。そして、エンジン18およびモータジェネレータMG1,MG2がいずれも正回転した状態で、ハイブリッド車両5は、HV走行する。このとき、モータジェネレータMG1は、負トルクを出力することによって発電できる。
FIG. 5 shows an alignment chart in HV traveling.
Referring to FIG. 5, cranking
ハイブリッド車両5は、エンジン18を高効率の動作点で動作させることによって、燃費の向上を図る。したがって、エンジン18の動作点が低回転・低トルクとなる、車両発進時や軽負荷走行時には、EV走行が選択される。車速あるいは走行負荷が高まって、エンジン18が高効率の動作点で作動できる車両状態となると、EV走行に代えてHV走行が選択される。HV走行時には、エンジン18の動作点を高効率領域に維持した上で、パワーまたはトルクの過不足分が、モータジェネレータMG1,MG2の出力によって調整される。
The
再び図1を参照して、ハイブリッド車両5の電気システムの構成を説明する。ハイブリッド車両5は、電力制御ユニット50をさらに備える。電力制御ユニット50は、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2と、蓄電装置10との間で双方向に電力変換するように構成される。電力制御ユニット50は、コンバータ(CONV)6と、モータジェネレータMG1およびMG2にそれぞれ対応付けられた第1インバータ(INV1)8−1および第2インバータ(INV2)8−2とを含む。
With reference to FIG. 1 again, the configuration of the electric system of the
コンバータ(CONV)6は、蓄電装置10と、第1インバータ8−1および第2インバータ8−2との直流リンク電圧を伝達する電力線MPL,MNLとの間で、双方向の直流電圧変換を実行するように構成される。コンバータ6における電圧変換動作は、制御装置100からのスイッチング指令PWCに従ってそれぞれ制御される。また、電力線MPLおよびMNLの間には、平滑コンデンサCが接続される。電力線MPLおよびMNL間の直流電圧Vhは、電圧センサ16によって検知される。
Converter (CONV) 6 performs bidirectional DC voltage conversion between
第1インバータ8−1および第2インバータ8−2は、電力線MPLの直流電力と、モータジェネレータMG1およびMG2に入出力される交流電力との間の双方向の電力変換を実行する。主として、第1インバータ8−1は、制御装置100からのスイッチング指令PWM1に応じて、エンジン18の出力によってモータジェネレータMG1が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線MPL,MNLへ供給する。これにより、車両走行中にも、エンジン18の出力によって蓄電装置10を能動的に充電できる。
First inverter 8-1 and second inverter 8-2 perform bidirectional power conversion between DC power of power line MPL and AC power input / output to / from motor generators MG1 and MG2. Mainly, first inverter 8-1 converts AC power generated by motor generator MG1 by the output of
また、第1インバータ8−1は、エンジン18の始動時には、制御装置100からのスイッチング指令PWM1に応じて、蓄電装置10からの直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータMG1へ供給する。これにより、エンジン18は、モータジェネレータMG1をスタータとして始動することができる。
Further, when
第2インバータ8−2は、制御装置100からのスイッチング指令PWM2に応じて、電力線MPL,MNLを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、モータジェネレータMG2へ供給する。これによりモータジェネレータMG2は、ハイブリッド車両5の駆動力を発生する。
Second inverter 8-2 converts DC power supplied via power lines MPL and MNL into AC power in response to switching command PWM2 from
一方、ハイブリッド車両5の回生制動時には、モータジェネレータMG2は、駆動輪24Fの減速に伴って交流電力を発電する。このとき、第2インバータ8−2は、制御装置100からのスイッチング指令PWM2に応じて、モータジェネレータMG2が発生する交流電力を直流電力に変換し、電力線MPL,MNLへ供給する。これにより、減速時や降坂走行時に蓄電装置10が充電される。
On the other hand, at the time of regenerative braking of
蓄電装置10と電力制御ユニット50との間には、電力線PL,NLに介挿接続されたシステムメインリレー7が設けられる。システムメインリレー7は、制御装置100からのリレー制御信号SEに応答して、オンオフされる。
Between
制御装置100は、代表的には、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)などのメモリ領域と、入出力
インターフェイスとを主体とするECU(Electronic Control Unit)により構成される。そして、制御装置100は、予めROMなどに格納されたプログラムをCPUがRAMに読出して実行することによって、車両走行および充放電に係る制御を実行する。なお、ECUの少なくとも一部は、電子回路等のハードウェアにより所定の数値・論理演算処理を実行するように構成されてもよい。
The
さらに、ハイブリッド車両5は、アクセルペダルセンサ125、ブレーキペダルセンサ126、シフトポジションセンサ127、および、車速センサ128を備える。これらの各センサは、検出結果を制御装置100に送信する。
The
アクセルペダルセンサ125は、ドライバによるアクセルペダル(図示せず)の操作によるアクセル開度Accを検出する。ブレーキペダルセンサ126は、ドライバによるブレーキペダル(図示せず)のストローク量BRKを検出する。車速センサ128は、駆動輪24Fまたは駆動軸(リングギヤ208)の回転数に基づいて、ハイブリッド車両5の車速Vを検出する。
The
シフトポジションセンサ127は、ドライバによるシフトレバー(図示せず)の操作によって選択されたシフトポジションSPを検出する。代表的には、ドライバによって選択可能なシフトポジションは、ニュートラルポジション(Nポジション)、駐車時に選択されるパーキングポジション(Pポジション)、前進走行時に選択されるドライブポジション(Dポジション)、前進走行時にアクセルオフ時の制動力を強化するための制動用ポジション(Bポジション)、および、後進走行時に選択されるRポジションを含む。Bポジションは、代表的には、長い降坂路の走行時に選択される。
The
Dポジションが選択されると、シフトレンジがDレンジとなり、Bポジションが選択されると、シフトレンジがBレンジとなる。ハイブリッド車両5は、Bレンジが選択されると、Dレンジの選択時と比較して、アクセルオフ時の制動力が大きくなるように制御される。
When the D position is selected, the shift range is the D range, and when the B position is selected, the shift range is the B range. When the B range is selected, the
制御装置100には、図1に示された各センサからの信号に加えて、図示しないが、モータジェネレータMG1,MG2の各相の電流検出値やモータジェネレータMG1,MG2の回転角検出値が入力される。制御装置100は、車両走行時には、ハイブリッド車両5がドライバ要求に応じた駆動力あるいは制動力を出力するように、エンジン18およびモータジェネレータMG1,MG2の出力を制御する。
In addition to the signals from the sensors shown in FIG. 1, the
次に、ハイブリッド車両5を車両外部の電源(以下、「外部電源」とも称する)によって充電する構成について説明する。以下では、外部電源による車載蓄電装置の充電を、単に「外部充電」とも称する。
Next, a configuration for charging the
ハイブリッド車両5は、蓄電装置10を外部充電するための構成として、コネクタ受入部90および外部充電部30をさらに備える。さらに、後述する走行モードの選択指示をドライバが入力するための選択スイッチ26が、たとえば運転席の近傍に設けられる。ドライバは、選択スイッチ26への操作入力によって、走行モードを手動選択できる。
コネクタ部350がコネクタ受入部90に連結されることで、電力線CPL,CNLを介して外部電源からの電力が外部充電部30へ供給される。また、コネクタ受入部90は、コネクタ受入部90とコネクタ部350との連結状態を検出するための連結検出センサ90aを含む。連結検出センサ90aからの連結信号CONによって、制御装置100は、外部電源により充電可能な状態となったことを検出する。なお、外部電源は、代表的には単相交流の商用電源により構成される。ただし、商用電源に代えて、もしくは商用電源に加えて、住宅の屋根などに設置された太陽電池パネルによる発電電力によって外部電源の電力が供給されてもよい。すなわち、外部電源の種類は特に限定されるものではない。
By connecting the
コネクタ部350は、外部電源からの電力をハイブリッド車両5に供給するための連結機構を構成する。たとえば、コネクタ部350は、キャブタイヤケーブルなどからなる電力線PSLを介して外部電源を備えた充電ステーション(図示せず)と連結される。そして、コネクタ部350は、外部充電時にハイブリッド車両5と連結されることによって、外部電源とハイブリッド車両5に搭載された外部充電部30とを電気的に接続する。一方、ハイブリッド車両5には、コネクタ部350と連結されることによって外部電源を受入れるためのコネクタ受入部90が設けられる。
なお、図1に示す構成に代えて、外部電源と車両とを非接触のまま電磁的に結合して電力を供給する構成、具体的には外部電源側に一次コイルを設けるとともに、車両側に二次コイルを設け、一次コイルと二次コイルとの間の相互インダクタンスを利用して電力供給を行う構成により、外部電源からの電力を受入れてもよい。 In addition to the configuration shown in FIG. 1, a configuration in which an external power source and a vehicle are electromagnetically coupled in a non-contact manner to supply power, specifically, a primary coil is provided on the external power source side, and a vehicle side is provided. You may receive the electric power from an external power supply by the structure which provides a secondary coil and supplies electric power using the mutual inductance between a primary coil and a secondary coil.
外部充電部30は、電力線PL,NLと電力線CPL,CNLとの間に配置される。外部充電部30は、電流制御部30aと、電圧変換部30bとを含む。外部充電部30は、制御装置100からの制御信号PWCHに応じて、外部電源からの電力を蓄電装置10の充電に適した電力に変換する。
電圧変換部30bは、外部電源の供給電圧を蓄電装置10の充電に適した電圧に変換するための機能を有する。電圧変換部30bは、代表的には、所定の変圧比を有する巻線型の変圧器や、AC−ACスイッチングレギュレータなどからなる。また、電流制御部30aは、電圧変換部30bによる電圧変換後の交流電圧を整流して直流電圧を生成するとともに、制御装置100からの制御信号に従って、蓄電装置10に供給する充電電流を制御する。電流制御部30aは、代表的に単相のブリッジ回路などからなる。なお、電流制御部30aおよび電圧変換部30bからなる構成に代えて、AC−DCスイッチングレギュレータなどによって外部充電部30を実現してもよい。
The
制御装置100は、外部充電時には、ドライバ指示等によって充電時間や充電量が制限される場合を除き、基本的には蓄電装置10を満充電レベルまで充電する。この際に、制御装置100は、蓄電装置10の過充電や外部充電部30での過大電圧・電流の発生を防止するように、外部充電部30の制御信号PWCHを生成する。
At the time of external charging,
(走行モードの説明)
外部充電可能に構成された、いわゆるプラグインタイプのハイブリッド車両では、エンジン18を停止状態に維持して走行することが、燃費およびエミッション排出量の観点からは好ましい。そのため、ハイブリッド車両5では、基本的には蓄電装置10のSOCに応じて、2つの走行モードのいずれかが選択される。走行モードは、蓄電装置10のSOCを一定レベルに維持するCS(Charge Sustaining)モードと、蓄電装置10のエネルギを積極的に使用してモータジェネレータMG2のみで主に走行するCD(Charge Depleting)モードとを含む。CSモードは、特許文献3でのHV走行重視モードに相当し、CDモードは、特許文献3でのEV走行重視モードに相当する。すなわち、CDモードは「第1の走行モード」に対応し、CSモードは「第2の走行モード」に対応する。
(Explanation of driving mode)
In a so-called plug-in type hybrid vehicle configured to be externally chargeable, it is preferable from the viewpoint of fuel consumption and emission emission to drive while the
図6は、ハイブリッド車両5における走行モードおよびSOCの推移の代表例を説明するための概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a typical example of the travel mode and SOC transition in the
図6を参照して、時刻t1までに外部充電によって蓄電装置10が満充電レベルまで充電されている。すなわち、走行開始時において、SOC=Smaxである。イグニッションスイッチがオンされてハイブリッド車両5の走行が開始されると(時刻t1)、SOC推定値(♯SOC)がモード判定値Sthよりも高いため、CDモードが選択される。
Referring to FIG. 6,
CDモードでは、エンジン18の作動が最小限に止められて、ハイブリッド車両5は、EV走行を指向する。特に、CDモード中には、SOCを維持するために、蓄電装置10の充電を目的としてエンジン18が始動されることはない。このため、CDモードでは、蓄電装置10のSOCは、回生制動によるエネルギ回収時を除いて、徐々に低下する。
In the CD mode, the operation of the
SOC推定値(♯SOC)が、モード判定値Sthまで低下すると(時刻t2)、走行モードはCDモードからCSモードに移行する。CSモードに移行すると、制御中心値SOCrを中心とする一定範囲内(SOCl〜SOCu)にSOCが維持されるように、蓄電装置10の充放電は制御される。CSモードでは、SOCが低下すると、エンジン18(図1)が作動して、モータジェネレータMG1による発電電力によって蓄電装置10が充電される。この結果、SOCは、増加し始めて一定範囲内(SOCl〜SOCu)に維持される。
When the estimated SOC value (#SOC) decreases to mode determination value Sth (time t2), the traveling mode shifts from the CD mode to the CS mode. When shifting to the CS mode, charging / discharging of
ハイブリッド車両5の走行が終了すると、運転者がコネクタ部350(図1)をハイブリッド車両5に連結することで、外部充電が開始される(時刻t3)。これにより、蓄電装置10のSOCは上昇し始める。SOCが満充電レベル(Smax)に達すると外部充電が完了して、時刻t1以前の状態が再現される。
When the traveling of the
図7には、選択スイッチ26(図1)の操作時における走行モードおよびSOCの推移の例が示される。 FIG. 7 shows an example of the travel mode and SOC transition when the selection switch 26 (FIG. 1) is operated.
図7を参照して、図6と同様に時刻t1からハイブリッド車両5の走行が開示され、CDモードで走行中の時刻taにおいて、選択スイッチ26の操作により、ドライバによってCSモードが選択される。時刻taからは、選択スイッチ26の操作時点(時刻ta)でのSOCを制御中心値SOCrとして、CSモードにおけるSOC制御が実行される。
Referring to FIG. 7, the traveling of
時刻tbにおいて、選択スイッチ26が再び操作されることによって、走行モードは、CDモードに復帰する。したがって、時刻tb〜t2間では、時刻t1〜ta間と同様に、ハイブリッド車両5の走行に伴いSOCが徐々に低下する。時刻t2以降では、図7と同様に、ハイブリッド車両5はCSモードで走行する。
By operating the
(ハイブリッド車両の走行制御)
図8は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両における走行制御を説明する機能ブロック図である。なお、図8に記載された各機能ブロックについては、予め設定されたプログラムに従って制御装置100がソフトウェア処理を実行することにより実現することができる。あるいは、制御装置100の内部に、当該機能ブロックに相当する機能を有する回路(ハードウェア)を構成することも可能である。
(Driving control of hybrid vehicle)
FIG. 8 is a functional block diagram illustrating travel control in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. Note that each functional block shown in FIG. 8 can be realized by the
図8を参照して、制御装置100は、状態推定部110と、充放電制御部150と、走行制御部200と、走行モード選択部210と、配分部250と、インバータ制御部260と、コンバータ制御部270と、外部充電制御部280とを含む。
Referring to FIG. 8,
状態推定部110は、監視ユニット11からの電池データ(Tb,Ib,Vb)に基づいて、蓄電装置10のSOCを推定する。公知のように、SOCは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率(0〜100%)で示したものである。状態推定部110によって求められたSOC推定値(♯SOC)は、充放電制御部150へ伝達される。
The
走行モード選択部210は、蓄電装置10のSOC推定値(♯SOC)と、モード判定値Sthとの比較に基づいて、CDモードおよびCSモードの一方を選択する。あるいは、選択スイッチ26がドライバによって操作された場合には、基本的には、ドライバ指示を優先して、走行モードを選択する。ただし、車両状態によっては、選択スイッチ26がドライバに操作されていても、走行モードを強制的に決定することも可能である。たとえば、蓄電装置10の過放電を防止するために、低SOC領域では、CDモードの選択を禁止することが好ましい。
Traveling
走行モード選択部210は、CDモードおよびCSモードのいずれが選択されているかを示す走行モードフラグFMを発生する。走行モードフラグFMは、充放電制御部150および走行制御部200へ送出される。走行モード選択部210は、「選択手段」に対応する。
The travel
充放電制御部150は、蓄電装置10の状態に基づいて、充電電力上限値Win(Win≦0)および放電電力上限値Wout(Wout≧0)を設定する。たとえば、充電電力上限値Winおよび放電電力上限値Woutは、電池温度TbおよびSOC推定値(♯SOC)に基づいて設定される。
Based on the state of
Winが上昇すると、|Win|が減少するので、蓄電装置10の充電が制限される。そして、Win=0に設定されると、蓄電装置10の充電が禁止される。Woutが低下すると、蓄電装置10の放電が制限される。そして、Wout=0に設定されると、蓄電装置10の放電が禁止される。たとえば、充放電制御部150は、SOC推定値(♯SOC)が低下すると、放電電力上限値Woutを低下させる。反対に、SOC推定値(♯SOC)が高くなると、充電電力上限値Winを上昇(|Win|を減少)させる。
When Win increases, | Win | decreases, and charging of the
さらに、充放電制御部150は、蓄電装置10の充電要否を判定するとともに、蓄電装置10の充電要求パワーPchを設定する。
Furthermore, charging / discharging
充放電制御部150は、CDモードの選択時には、Pch=0に設定する。すなわち、CDモードでは、SOCを一定範囲に収めるために、蓄電装置10の充電を目的としてエンジン18が作動することはない。
The charge /
充放電制御部150は、CSモードの選択時には、SOC推定値(♯SOC)を一定範囲内(たとえば、図6のSOCl〜SOCu)に制御するように、Pchを設定する。たとえば、♯SOC<SOCrとなったときには、蓄電装置10の充電を指示するために、Pch>0に設定される。一方、SOC推定値(♯SOC)が低下していないときには、Pch=0に設定される。さらに、SOCr<SOC♯のときは、Pch<0に設定することによって、蓄電装置10の放電が促進される。
When selecting the CS mode, charge /
走行制御部200は、ハイブリッド車両5の車両状態およびドライバ操作に応じて、ハイブリッド車両5全体で必要な車両駆動力を算出する。
The traveling
たとえば、走行制御部200は、図9に示すような予め設定された特性マップに従って、車速Vおよびアクセル開度Accと、シフトレンジとに基づいて、ドライバによる要求トルクTr*(以下、ドライバ要求トルクTr*とも称する)を設定する。
For example, the
制御装置100は、図9に示すマップをメモリに記憶している。そして、走行制御部200は、アクセル開度Accおよび車速Vが検出されると、当該マップを参照することによってドライバ要求トルクTr*を算出できる。
The
図9を参照して、アクセル開度Accが大きくなると、ドライバ要求トルクTr*は大きくなる。また、同一のアクセル開度Accに対しては、車速Vが高くなると、ドライバ要求トルクTr*は小さくなる。 Referring to FIG. 9, as accelerator opening Acc increases, driver request torque Tr * increases. Further, for the same accelerator opening Acc, as the vehicle speed V increases, the driver request torque Tr * decreases.
アクセルオフ時(Acc=0%)には、低速領域では、クリープトルクを発生するようにTr*>0に設定される。それ以外では、通常エンジン車両でのエンジンブレーキに相当する減速力を発揮するように、Tr*<0に設定される。以下では、上記エンジンブレーキに相当する、アクセルオフ時のTr*<0による減速を「アクセルオフ制動」とも称する。 When the accelerator is off (Acc = 0%), Tr *> 0 is set so that creep torque is generated in the low speed region. In other cases, Tr * <0 is set so as to exhibit a deceleration force equivalent to engine braking in a normal engine vehicle. Hereinafter, deceleration due to Tr * <0 when the accelerator is off, which corresponds to the engine brake, is also referred to as “accelerator off braking”.
ドライバ要求トルクTr*を駆動軸(リングギヤ208)に作用させるのに必要なパワーPd*(以下、ドライバ要求パワーPd*とも称する)は、下記(1)式で示される。 A power Pd * (hereinafter also referred to as a driver required power Pd *) necessary for applying the driver required torque Tr * to the drive shaft (ring gear 208) is expressed by the following equation (1).
Pd*=Tr*×Nr+Ploss …(1)
式(1)において、Nrは駆動軸(リングギヤ208)の回転数であり、Plossは、損失項である。たとえば、Plossは、回転数Nrの関数として定められる。
Pd * = Tr * × Nr + Ploss (1)
In Expression (1), Nr is the rotational speed of the drive shaft (ring gear 208), and Ploss is a loss term. For example, Ploss is defined as a function of the rotational speed Nr.
さらに、ハイブリッド車両のトータル要求パワーPeは、下記(2)式で示される。
Pe=Pd*+Pch …(2)
このように、トータル要求パワーPeには、蓄電装置10を充放電するための充電要求パワーPchが反映される。上述のように、CSモードでは、蓄電装置10の充電要求時にはPch>0に設定される一方で、放電要求時にはPch<0に設定される。また、CDモードでは、SOCは制御されないので、Pch=0に設定される。
Further, the total required power Pe of the hybrid vehicle is expressed by the following equation (2).
Pe = Pd * + Pch (2)
As described above, the total required power Pe reflects the required charge power Pch for charging / discharging the
走行制御部200は、CDモードおよびCSモードの各々において、トータル要求パワーPeと判定値Pthとの比較に基づいて、エンジン18の作動要否、すなわち、EV走行およびHV走行の選択を実行する。たとえば、具体的には、Pe>Pthの場合には、HV走行が選択されてエンジン18が作動する一方で、Pe≦Pthの場合には、EV走行が選択されるので、エンジン18は停止される。また、上述のように、CDモード中には、Pch=0に設定されるので、蓄電装置10の充電を目的としてエンジン18が始動されることはない。
In each of the CD mode and the CS mode, traveling
走行制御部200は、CDモードでは、なるべくエンジン18を停止して、モータジェネレータMG2からの駆動力のみで走行するように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。したがって、CDモードでは、判定値Pthは、CSモードよりも高い値に設定される。
In the CD mode, traveling
この結果、CDモードでは、加速運転等によりトータル要求パワーPeが高くなった場合、または、触媒暖機時や空調要求などの駆動力要求とは無関係な要求が与えられた場合等、特別な条件が成立した場合に、エンジン18が始動される。すなわち、CDモードでは、基本的にはエンジン18を停止することによって、ハイブリッド車両5の燃費が改善される。
As a result, in the CD mode, special conditions such as when the total required power Pe becomes high due to acceleration operation or when a request unrelated to the driving force request such as catalyst warm-up or air conditioning request is given. When the above is established, the
一方、走行制御部200は、CSモードでは、蓄電装置10のSOCを一定範囲内に維持しつつ、かつ、総合的な燃費が最適化されるように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。たとえば、燃費が悪い領域を避けてエンジン18を動作させた上で車両全体での要求パワーを確保するように、各出力要求を決定することによって、エネルギ効率を高めることができる。したがって、CSモードでは、判定値Pthは、CDモードよりも低い値に設定される。すなわち、判定値Pthは「第2の判定値」に対応する。
On the other hand, in CS mode, traveling
この結果として、CDモードでは、エンジン18の作動が制限される一方で、CSモードでは、CDモードよりもエンジン18の作動期間が長くなることが理解される。
As a result, it is understood that the operation period of the
そして、走行制御部200は、ドライバ要求トルクTr*およびトータル要求パワーPeが出力されるように、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求およびエンジン18への出力要求を決定する。
Then, traveling
なお、モータジェネレータMG1,MG2への出力要求は、下記(3)式に示されるように、蓄電装置10の充放電可能な電力範囲内で蓄電装置10の充放電が実行されるように制限される。
The output request to motor generators MG1 and MG2 is limited so that charging / discharging of
Win≦Tm1×Nm1+Tm2×Nm2≦Wout …(3)
式(3)中において、Tm1,Tm2は、モータジェネレータMG1,MG2のトルクであり、Nm1,Nm2は、モータジェネレータMG1,MG2の回転数である。モータジェネレータMG1(MG2)の発電時には、Tm1×Nm1(Tm2×Nm2)は負となる。このように、蓄電装置10の充放電電力が制限されると、モータジェネレータMG1および/またはMG2による出力も制限される。
Win ≦ Tm1 × Nm1 + Tm2 × Nm2 ≦ Wout (3)
In Expression (3), Tm1 and Tm2 are torques of the motor generators MG1 and MG2, and Nm1 and Nm2 are rotation speeds of the motor generators MG1 and MG2. When power is generated by motor generator MG1 (MG2), Tm1 × Nm1 (Tm2 × Nm2) is negative. Thus, when the charge / discharge power of
配分部250は、走行制御部200によって設定されたモータジェネレータMG1,MG2への出力要求に応じて、モータジェネレータMG1,MG2のトルクや回転数を演算する。そしてトルクや回転数についての制御指令をインバータ制御部260へ出力すると同時に、直流電圧Vhの制御指令値をコンバータ制御部270へ出力する。
一方、配分部250は、走行制御部200によって決定されたエンジンパワーおよびエンジン目標回転数を示すエンジン制御指示を生成する。このエンジン制御指示に従って、図示しないエンジン18の燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等が制御される。
On the other hand,
インバータ制御部260は、配分部250からの制御指令に応じて、モータジェネレータMG1およびMG2を駆動するためのスイッチング指令PWM1およびPWM2を生成する。このスイッチング指令PWM1およびPWM2は、それぞれ第1インバータ8−1および第2インバータ8−2へ出力される。
コンバータ制御部270は、配分部250からの制御指令に従って直流電圧Vhが制御されるように、スイッチング指令PWCを生成する。このスイッチング指令PWCに従ったコンバータ6の電圧変換によって、蓄電装置10の充放電電力が制御されることになる。
このようにして、CDモードの選択によってEV走行を積極的に行いながら、車両状態およびドライバ操作に応じて、エネルギ効率を高めたハイブリッド車両5の走行制御が実現される。
In this way, traveling control of the
外部充電の際には、充放電制御部150は、SOC推定値(♯SOC)を監視しながら、充電指令Pr♯を生成する。充電指令Pr♯には、外部充電部30の作動および停止を指示する信号、および、外部充電部30が出力すべき充電電力値が含まれる。外部充電制御部280は、充電時の電圧および電流の検出値に基づいて、充電指令Pr♯に従って蓄電装置10の充電が制御されるように、外部充電部30の制御信号PWCHを生成する。
During external charging, charge /
(アクセルオフ制動の制御)
本実施の形態によるハイブリッド車両の特徴であるアクセルオフ制動時の走行制御について説明する。
(Control of accelerator-off braking)
The travel control during accelerator-off braking, which is a feature of the hybrid vehicle according to the present embodiment, will be described.
図9に示されるように、アクセルオフ時(Acc=0%)には、車速Vに応じて、ドライバ要求トルクTr*が負に設定される。車速Vが高いほど減速力(|Tr*|)が大きくなるように、Tr*は設定される。また、Bレンジの選択時には、同一のアクセル開度Accに対して、Dレンジの選択時よりも減速力(|Tr*|)が大きくなるように、Tr*が設定される。 As shown in FIG. 9, when the accelerator is off (Acc = 0%), the driver request torque Tr * is set negative according to the vehicle speed V. Tr * is set so that the deceleration force (| Tr * |) increases as the vehicle speed V increases. Further, when the B range is selected, Tr * is set so that the deceleration force (| Tr * |) is larger than that when the D range is selected for the same accelerator opening Acc.
アクセルオフ時にはトータル要求パワーの低下により、エンジン18が停止されてEV走行を行うことになる。すなわち、図4に示した共線図での走行となるため、モータジェネレータMG2が回生発電を伴って負トルク(回生トルク)を出力することによって、ドライバ要求トルクTr*(Tr*<0)が実現される。
When the accelerator is off, the
したがって、大きな負トルクが要求された場合、あるいは、継続的に負トルクが要求された場合には、蓄電装置10が過充電となる虞がある。すなわち、モータジェネレータMG2による負トルクのみでは、ドライバ要求トルクTr*(Tr*<0)に対応することが困難となる可能性がある。
Therefore, when a large negative torque is requested, or when a negative torque is requested continuously, the
このため、特許文献1にも記載されるように、エンジン18を作動させて、エンジンブレーキによって減速力をさらに高める制御が行われる。
For this reason, as described in
図10には、本実施の形態によるハイブリッド車両のエンジン作動を伴うアクセルオフ制動時の共線図が示される。 FIG. 10 shows a nomographic chart at the time of accelerator-off braking accompanied by engine operation of the hybrid vehicle according to the present embodiment.
図10を参照して、共線図216は、図4に示したEV走行時の共線図と同様である。すなわち、エンジン18は停止しており、エンジン回転数は0である。この状態から、モータジェネレータMG1が出力する正トルクによってエンジン18を始動することにより、共線図218の状態となる。
Referring to FIG. 10, collinear diagram 216 is the same as the collinear diagram during EV traveling shown in FIG. That is, the
作動したエンジン18からは、エンジン回転数に応じたフリクショントルクTeがキャリアに作用する。このフリクショントルクTeは、リングギヤ(駆動軸)に対しても制動力(減速力)として作用する。しかしながら、エンジン回転数が低い領域では、フリクショントルクTeによって得られる制動力も比較的小さい。
From the operated
始動したエンジン18をモータジェネレータMG1によってモータリングすることによって、制動力を高めることができる。この場合には、フリクショントルクTeを反力として、モータジェネレータMG1のトルクが、リングギヤの減速力として作用する。この場合には、下記(4)式に従って、ドライバ要求トルクTr*を実現することができる。
The braking force can be increased by motoring the started
Tr*=Tm2−Tm1/ρ …(4)
(4)式において、Tr*<0、Tm1>0であり、ρは、図10中に示された動力分割機構22でのギヤ比である。
Tr * = Tm2-Tm1 / ρ (4)
In the equation (4), Tr * <0, Tm1> 0, and ρ is a gear ratio in the
このように、共線図218の状態では、エンジンを作動させて、かつ、エンジン回転数を上昇させることによって、リングギヤ(駆動軸)に作用する減速力を高めることができる。また、モータジェネレータMG1が正回転とともに正トルクを発生するので電力を消費する。このため、連続的な回生制動による蓄電装置10の過充電を回避することが可能となる。さらに、通常エンジン車両におけるエンジンブレーキと同様の現象を発現することによって、ドライバの運転フィーリングを高めることも期待できる。
Thus, in the state of collinear diagram 218, the deceleration force acting on the ring gear (drive shaft) can be increased by operating the engine and increasing the engine speed. Further, since motor generator MG1 generates a positive torque along with the positive rotation, power is consumed. For this reason, it becomes possible to avoid the overcharge of the
アクセルオフ制動時には、共線図218の状態とするか否か、すなわち、モータリングを伴うエンジン作動の要否の判定(以下、単に「エンジン作動判定」とも称する)が、以下のように実行される。 At the time of accelerator-off braking, whether or not the state of the collinear diagram 218 is set, that is, whether or not the engine operation with motoring is necessary (hereinafter also simply referred to as “engine operation determination”) is executed as follows. The
図11は、本発明の実施の形態によるハイブリッド車両でのアクセルオフ制動時のエンジン作動判定の処理手順を説明するためのフローチャートである。図11に示したフローチャートによる制御処理は、制御装置100により所定周期で実行される。図11に示したフローチャートによる制御処理は、走行制御部200の機能の一部に対応する。走行制御部200による当該機能は、「判定手段」に対応する。
FIG. 11 is a flowchart for illustrating a processing procedure of engine operation determination at the time of accelerator-off braking in the hybrid vehicle according to the embodiment of the present invention. The control process according to the flowchart shown in FIG. 11 is executed by the
図11を参照して、制御装置100は、アクセルオフ制動が起動されると(S100のYES判定時)、ステップS110〜S140の処理を起動する。ステップS100は、ドライバ要求トルクTr*またはドライバ要求パワーPd*が負のとき、すなわち、車速Vが所定速度より高く、かつ、Acc=0(アクセルオフ)のときに、YES判定とされる。このように、Tr*またはPd*は、負値に設定される場合には、「減速力を示すパラメータ」となる。
Referring to FIG. 11, when accelerator-off braking is activated (when YES is determined in S100),
制御装置100は、ステップS110により、充放電制御部150によって設定された、蓄電装置10のWinを読込む。後述するように、Winは、選択中のシフトレンジ(Bレンジ/Dレンジ)および走行モード(CDモード/CSモード)によって変化する。
In step S110,
制御装置100は、ステップS120により、ドライバ要求パワーPd*と、ステップS110で読み込まれたWinとを比較する。すなわち、Pd*は「減速力を示すパラメータ」に対応し、Winは「第1の判定値」に対応する。あるいは、ステップS120では、Tr*とWin相当の判定値とを比較してもよい。
In step S120, the
Pd*<Winのとき(S120のYES判定時)には、制御装置100は、エンジン18を作動する(ステップS130)。これにより、停止状態のエンジン18は、モータジェネレータMG1により始動される。また、作動状態のエンジン18は、モータジェネレータMG1によるモータリングを伴って作動状態を維持する。
When Pd * <Win (YES in S120),
一方で、Pd*<Winではないとき(S120のNO判定時)には、制御装置100は、ステップS140により、エンジン18の停止を指示する。これにより、作動状態のエンジン18は停止される。また、停止状態のエンジン18は、停止状態を維持する。
On the other hand, when Pd * <Win is not satisfied (NO determination in S120),
Win≦0であるから、要求パワー(Pd*<0)による発電電力|Pd*|が、Winに従う充電電力の上限値|Win|よりも大きくなると、蓄電装置10の充電限界を超えた回生制動が要求されていると判断される。このため、過充電を防止するために、モータリングを伴うエンジン作動が必要と判定される。一方で、|Pd*|<|Win|のときには、蓄電装置10の充電電力に余裕があると判断されるため、エンジン18は停止状態に維持される。
Since Win ≦ 0, if the generated power | Pd * | by the required power (Pd * <0) is larger than the upper limit value | Win | of the charging power according to Win, the regenerative braking exceeding the charging limit of the
ここで、シフトレンジおよび走行モードに応じたWinの設定について、図12のフローを用いて説明する。図12に示したフローチャートによる制御処理は、制御装置100により所定周期で実行される。図12に示したフローチャートによる制御処理は、充放電制御部150の機能の一部に対応する。充放電制御部150による当該機能は、「設定手段」に対応する。
Here, the setting of Win according to the shift range and the travel mode will be described with reference to the flowchart of FIG. The control process according to the flowchart shown in FIG. 12 is executed by the
図12を参照して、制御装置100は、ステップS200により、Bレンジが選択されているかどうかを判定する。制御装置100は、Bレンジの選択時(S200のYES判定時)には、ステップS210により、アクセルオフ制動が起動されているか否かを判定する。ステップS210の判定は、ステップS100と同様に実行される。
Referring to FIG. 12,
制御装置100は、Dレンジの選択時(S200のNO判定時)、または、アクセルオフ制動が起動されていないとき(S210のNO判定時)には、ステップS250によりWinを設定する。制御装置100は、ステップS250では、上述したように、蓄電装置10の状態(SOC,温度等)に基づいて、通常のWinを設定する。
制御装置100は、Bレンジ選択時にアクセルオフ制動が起動されると(S210のYES判定時)には、ステップS220〜S240に処理を進めて、走行モードに応じてWinを設定する。
When accelerator-off braking is activated when the B range is selected (YES in S210),
制御装置100は、ステップS220では、CDモードの選択中であるか否かを判定する。そして、制御装置100は、CDモード選択時(S220のYES判定時)には、ステップS222により、Winのベース値Winb=W1に設定する。一方、制御装置100は、CSモード選択時(S220のNO判定時)には、ステップS224により、Winb=W2に設定する。
In step S220,
ここで、ステップS222,224で設定されるWinb(W1またはW2)は、ステップS250によって通常設定されるWinよりも高い(すなわち、絶対値は小さい)。これにより、Bレンジ選択時に、エンジン18を作動し易くすることができる。
Here, Winb (W1 or W2) set in steps S222 and 224 is higher than Win that is normally set in step S250 (that is, the absolute value is small). Thereby, the
図13には、アクセルオフ制動時にシフトレンジがDレンジからBレンジへの切換えられた際のエンジン挙動を説明するための動作波形図の一例が示される。 FIG. 13 shows an example of an operation waveform diagram for explaining the engine behavior when the shift range is switched from the D range to the B range during accelerator-off braking.
図13を参照して、Dレンジの選択中にアクセルがオフされると(Acc=0%)、ドライバ要求パワーPd*が低下して負に設定される。この状態では、Winは、ステップS250(図12)により、蓄電装置10の状態に応じた通常値(ここでは、W0)に設定されている。Pd*>Winのため、エンジン18は、停止状態に維持される。
Referring to FIG. 13, when the accelerator is turned off during the selection of D range (Acc = 0%), driver required power Pd * is lowered and set to negative. In this state, Win is set to a normal value (here, W0) corresponding to the state of the
時刻txにおいて、シフトレンジがDレンジからBレンジに切換えられる。これに応じて、図9の特性に従って、ドライバ要求パワーPd*がさらに低下する。すなわち、減速力の要求(|Pd*|)は、大きくなる。また、Bレンジの選択によって、Winは、ステップS220〜S224によって、Winbに設定される。上述のように、Winb>W0である。この結果、時刻tx以降では、Pd*<Winとなるので、エンジン18が作動される。
At time tx, the shift range is switched from the D range to the B range. In response to this, the driver required power Pd * further decreases according to the characteristics of FIG. That is, the demand for deceleration force (| Pd * |) increases. In addition, by selecting the B range, Win is set to Winb in steps S220 to S224. As described above, Winb> W0. As a result, after time tx, since Pd * <Win, the
このように、DレンジおよびBレンジの間でアクセルオフ制動時のエンジン作動判定の条件(判定値)を変更することによって、Bレンジの選択時において、モータリングを伴うエンジン作動を発生し易くして、減速力の確保を容易とすることができる。 As described above, by changing the engine operation determination condition (determination value) at the time of accelerator-off braking between the D range and the B range, the engine operation with motoring is easily generated when the B range is selected. Thus, it is possible to easily secure the deceleration force.
一方で、CDモードは、エンジン18の作動を抑制することによってメリットを発揮する走行モードである。したがって、Bレンジの選択時にあっても。走行モードの本来の意義に照らすと、CDモードおよびCSモードの間では、エンジン作動期間に差を設けるとが好ましい。
On the other hand, the CD mode is a travel mode that exhibits advantages by suppressing the operation of the
ステップS222,S224で設定されるW1,W2を異なる値とすることで、Bレンジ選択中のエンジン作動期間を、走行モード間で変えることができる。特に、W1<W2(すなわち、|W2|<|W1|)とすることで、CSモードでは、エンジンを作動し易くして制動力の確保を優先する一方で、CDモードでは、可能な限りエンジンの作動を抑制した上で減速力の確保を図ることができる。 By setting W1 and W2 set in steps S222 and S224 to different values, the engine operation period during selection of the B range can be changed between the traveling modes. In particular, by setting W1 <W2 (that is, | W2 | <| W1 |), in the CS mode, it is easy to operate the engine and priority is given to securing the braking force. It is possible to secure a deceleration force while suppressing the operation of.
図14には、Bレンジ選択中に走行モードが切換えられた際のエンジン挙動を説明するための動作波形図の一例が示される。 FIG. 14 shows an example of an operation waveform diagram for explaining the engine behavior when the traveling mode is switched during selection of the B range.
図14を参照して、Bレンジの選択中に、選択スイッチ26(図1)が操作されることによって、走行モードは、時刻tyにCdモードからCSモードに変化し、時刻tzに再びCDモードに戻される。 Referring to FIG. 14, when the selection switch 26 (FIG. 1) is operated during selection of the B range, the traveling mode changes from the Cd mode to the CS mode at time ty, and again at the time tz in the CD mode. Returned to
時刻tyまでは、Win=W1に設定されることにより、Pd*>Winとなっているものとする。この結果、ステップS120(図11)での判定により、エンジン18は停止状態(エンジン回転数が0)に維持される。
Until time ty, it is assumed that Pd *> Win by setting Win = W1. As a result, the
時刻tyでは、CSモードが選択されるのに応じて、Win=W2に切換えられる。これにより、Winが上昇する。この結果、Pd*<Winとなることにより、ステップS120(図11)での判定結果が切換えられて、エンジン18が作動される。そして、時刻tzで再びCDモードが選択されると、WinがW2まで低下する。これにより、再びPd*>Winとなって、エンジン18は停止される。
At time ty, Win = W2 is switched in accordance with the selection of the CS mode. Thereby, Win rises. As a result, when Pd * <Win, the determination result in step S120 (FIG. 11) is switched and the
このようにBレンジ選択時のWinを切換えることによって、アクセルオフ制動におけるエンジン18の作動期間を、走行モードに対応させて変えることができる。特に、Bレンジが選択されていても、CDモード選択時には、CSモード選択時と比較して、エンジン18が始動し難くなる。
Thus, by switching the Win when the B range is selected, the operation period of the
WinをW1,W2の間でステップ状に切換えると、上記(3)式の制約によって、モータジェネレータMG1の出力が大きく変化する虞がある。これに、エンジン作動/停止の切換えが加わると、エンジン18の回転数が急変する可能性がある。特に、モータリングによってエンジン回転数を上昇させる際にこのような回転数変動が大きいと、イナーシャによってトルクが消費されることによって、ドライバ要求トルクTr*が変動する虞がある。これにより、ドライバに違和感を与える虞がある。
When Win is switched stepwise between W1 and W2, there is a possibility that the output of motor generator MG1 may change greatly due to the restriction of equation (3). If the engine operation / stop switching is added to this, the rotational speed of the
したがって、Winを変化させる際に、単位時間当たりの変化量を制限する徐変処理を組み合わせることが好ましい。Winの変化レート(単位時間当たりの変化量の上限値)を設定すると、図14の時刻ty、tzにおけるWinの変化が、ステップ状から一次関数状に変化する。この結果、エンジン回転数の変化を緩やかにすることが可能となる。 Therefore, when changing Win, it is preferable to combine a gradual change process that limits the amount of change per unit time. When the change rate of Win (the upper limit value of the change amount per unit time) is set, the change of Win at the times ty and tz in FIG. 14 changes from a step shape to a linear function. As a result, it is possible to moderate changes in the engine speed.
再び、図12を参照して、制御装置100は、ステップS230〜S234により、徐変処理の変化レートrを設定する。
Referring to FIG. 12 again,
制御装置100は、ステップS230により、現在のWinと、走行モードに応じたベース値Winbとを比較する。制御装置100は、Win<Winbのとき(S230のYES判定時)には、Win上昇時の変化レートとして、r=r1(r1>0)に設定する。
In step S230,
一方、制御装置100は、Win>Winbのとき(S230のNO判定時)には、Win低下時の変化レートとして、r=r2(r2<0)に設定する。r1およびr2の間には、|r2|>|r1|の関係が成立する。すなわち、Win低下時、すなわち、エンジン18が停止され易くなる側にWinを変化させるときには、Winの変化が大きくなるように、変化レートが設定される。反対に、Win上昇時、すなわち、エンジン18が作動され易くなる側にWinを変化させるときには、Winの変化が小さくなるように、変化レートが設定される。
On the other hand, when Win> Winb (NO in S230),
制御装置100は、ステップS240では、ステップS220〜S222によって設定されたベース値Winb、ステップS230〜S234により設定された変化レート、および、前回の制御周期におけるWinから、徐変処理された、今回の制御周期におけるWinを算出する。
In step S240, the
図15には、上述の徐変処理を組み合わせた場合における、Bレンジ選択中に走行モードが切換えられた際のエンジン挙動を説明するための動作波形図の例が示される。図15では、図14と同様の状況に対して、ステップS230〜S234(図12)に基づく徐変処理画組み合わされている。 FIG. 15 shows an example of an operation waveform diagram for explaining the engine behavior when the traveling mode is switched during selection of the B range when the above-described gradual change processing is combined. In FIG. 15, the gradual change process image based on steps S230 to S234 (FIG. 12) is combined for the same situation as in FIG.
図15を参照して、時刻tyにCDモードからCSモードに切換わる際には、Winが上昇するため、Winの変化(傾き)は小さくなる。この結果、エンジン18の始動の際におけるエンジン回転数の変動を抑制することができる。この結果、運転快適性を高めることができる。
Referring to FIG. 15, when switching from the CD mode to the CS mode at time ty, Win increases, so the change (inclination) of Win decreases. As a result, it is possible to suppress fluctuations in the engine speed when the
一方で、時刻tzにCSモードからCDモードに切換わる際には、Winが低下するため、Winの変化(傾き)は大きくなる。この結果、CDモードにおいて、エンジン18を速やかに停止させることが可能となる。
On the other hand, when switching from the CS mode to the CD mode at time tz, since Win decreases, the change (inclination) of Win increases. As a result, the
この結果、本実施の形態によるハイブリッド車両によれば、ドライバが制動力を要求するBレンジが選択された際のアクセルオフ制動において、モータリングを伴うエンジン作動を、走行モードに応じて適切に制御することができる。具体的には、CDモードの選択時には、エンジン18の作動頻度を抑制することができる。
As a result, according to the hybrid vehicle according to the present embodiment, in the accelerator-off braking when the B range where the driver requests the braking force is selected, the engine operation with motoring is appropriately controlled according to the travel mode. can do. Specifically, when the CD mode is selected, the operating frequency of the
さらに、エンジン作動要否を判断するための判定値(Win)を走行モードに応じて変化させる際のレートについて、エンジン停止側に変化させる際のレートを、エンジン作動側に変化させる際のレートより大きくすることができる。これにより、CSモード選択時には、エンジン回転数の変動を抑制するとともに、CDモード選択時には、エンジン作動期間の縮小を図ることができる。 Further, regarding the rate at which the determination value (Win) for determining whether or not the engine needs to be operated is changed according to the travel mode, the rate at which the engine stop side is changed from the rate at which the engine operation side is changed. Can be bigger. Thereby, when the CS mode is selected, fluctuations in the engine speed can be suppressed, and when the CD mode is selected, the engine operation period can be shortened.
この結果、Bポジションが選択された状態のハイブリッド車両において、EV走行を重視するCDモードおよびHV走行を重視するCSモードを円滑に選択適用することが可能となる。 As a result, in the hybrid vehicle in which the B position is selected, it is possible to smoothly select and apply the CD mode that emphasizes EV traveling and the CS mode that emphasizes HV traveling.
さらに、本発明によるアクセルオフ制動時の制御が適用されるハイブリッド車両の構成は、図1の例示に限定されるものではない。すなわち、上述のDレンジおよびBレンジに相当するシフトレンジと、エンジン作動によりアクセルオフ時の減速力を高めることが可能な構成を有するものであれば、特に、パワートレーンの構成を特に限定することなく、本発明は適用可能である。 Furthermore, the configuration of the hybrid vehicle to which the control at the time of accelerator-off braking according to the present invention is applied is not limited to the illustration of FIG. That is, the configuration of the power train is particularly limited as long as it has a shift range corresponding to the above-described D range and B range and a configuration capable of increasing the deceleration force when the accelerator is off by engine operation. The present invention is applicable.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、モータジェネレータおよびエンジンを搭載したハイブリッド車両に適用することが可能である。 The present invention can be applied to a hybrid vehicle equipped with a motor generator and an engine.
5 ハイブリッド車両、6 コンバータ、7 システムメインリレー、8−1 第1インバータ(MG1)、8−2 第2インバータ(MG2)、10 蓄電装置、11 監視ユニット、12 温度センサ、13,16 電圧センサ、14 電流センサ、18 エンジン、22 動力分割機構、24F 駆動輪、26 選択スイッチ、30 外部充電部、30a 電流制御部、30b 電圧変換部、50 電力制御ユニット、90 コネクタ受入部、90a 連結検出センサ、95 減速機、100 制御装置、110 状態推定部、125 アクセルペダルセンサ、126 ブレーキペダルセンサ、127 シフトポジションセンサ、128 車速センサ、150 充放電制御部、200 走行制御部、202 サンギヤ、204 ピニオンギヤ、206 キャリア、208 リングギヤ、210 走行モード選択部、216,218 共線図、250 配分部、260 インバータ制御部、270 コンバータ制御部、280 外部充電制御部、350 コネクタ部、Acc アクセル開度、BRK ストローク量、C 平滑コンデンサ、CON 連結信号、CPL,CNL,MPL,MPL,MNL,PL,NL,PSL 電力線、Ib 電池電流、MG1,MG2 モータジェネレータ、Nm 回転数、PWC,PWM1 スイッチング指令、PWCH 制御信号、Pch 充電要求パワー、Pd* ドライバ要求パワー、Pe トータル要求パワー、SE リレー制御信号、SOCr 制御中心値、SP シフトポジション、Sth モード判定値(SOC)、Tb 電池温度、Te フリクショントルク、Tr* ドライバ要求トルク、V 車速、Vb 電池電圧、Vh 直流電圧、Win 充電電力上限値、Wout 放電電力上限値、r1,r2 変化レート。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Hybrid vehicle, 6 Converter, 7 System main relay, 8-1 1st inverter (MG1), 8-2 2nd inverter (MG2), 10 Power storage device, 11 Monitoring unit, 12 Temperature sensor, 13, 16 Voltage sensor, 14 current sensor, 18 engine, 22 power split mechanism, 24F drive wheel, 26 selection switch, 30 external charging unit, 30a current control unit, 30b voltage conversion unit, 50 power control unit, 90 connector receiving unit, 90a connection detection sensor, 95 reducer, 100 control device, 110 state estimation unit, 125 accelerator pedal sensor, 126 brake pedal sensor, 127 shift position sensor, 128 vehicle speed sensor, 150 charge / discharge control unit, 200 travel control unit, 202 sun gear, 204 pinion gear, 206 Carry A, 208 ring gear, 210 travel mode selection unit, 216, 218 alignment chart, 250 distribution unit, 260 inverter control unit, 270 converter control unit, 280 external charge control unit, 350 connector unit, Acc accelerator opening, BRK stroke amount , C smoothing capacitor, CON connection signal, CPL, CNL, MPL, MPL, MNL, PL, NL, PSL power line, Ib battery current, MG1, MG2 motor generator, Nm rotation speed, PWC, PWM1 switching command, PWCH control signal, Pch charge required power, Pd * driver required power, Pe total required power, SE relay control signal, SOCr control center value, SP shift position, Sth mode judgment value (SOC), Tb battery temperature, Te friction torque, Tr * Driver required torque, V vehicle speed, Vb battery voltage, Vh DC voltage, Win charge power upper limit value, Wout discharge power upper limit value, r1, r2 change rate.
Claims (5)
内燃機関と、
前記内燃機関を回転駆動して始動させる第1モータジェネレータと、
前記ハイブリッド車両の駆動軸に連結される第2モータジェネレータと、
前記第1モータジェネレータおよび前記第2モータジェネレータとの間で電力を入出力するための蓄電装置と、
前記内燃機関の出力軸、前記ハイブリッド車両の駆動軸、および前記第1モータジェネレータの回転軸の三要素の各々を機械的に連結して、前記三要素のうちの何れか一つを反力要素とすることによって、他の2つの要素間で動力伝達を可能とする動力分割機構と、
前記内燃機関、前記第1モータジェネレータおよび、前記第2モータジェネレータの出力を制御するための制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記前進走行時に、前記内燃機関の作動を抑制する走行モードであるCD(Charge Depleting)モードと、前記CDモードと比較して前記内燃機関の作動頻度が高められる走行モードであるCS(Charge Sustaining)モードとを選択するための選択手段と、
前記アクセルオフによる減速時に、車両状態および前記シフトレンジに基づいて設定された減速力を示すパラメータと第1の判定値との比較に基づいて、前記第1モータジェネレータによるモータリングを伴う前記内燃機関の作動の要否を判定するための判定手段と、
前記シフトレンジに応じて、前記制動用レンジの選択時には、前記ドライブレンジの選択時よりも前記内燃機関が作動し易いように、前記第1の判定値を変化させるための設定手段とを含み、
前記設定手段は、前記制動用レンジが選択されている場合に、前記CDモードの選択時には前記第1の判定値を第1の値に設定する一方で、前記CSモードの選択時には前記第1の判定値を、前記第1の値よりも前記内燃機関が作動し易くなる第2の値に設定し、かつ、前記第1の判定値を前記第2の値から前記第1の値に変化させる際の時間変化レートを、前記第1の値から前記第2の値に変化させる際の時間変化レートよりも大きく設定する、ハイブリッド車両。 A hybrid vehicle that includes a drive range selected during forward traveling and a braking range for enhancing braking force when the accelerator is off from the drive range, in the shift range,
An internal combustion engine;
A first motor generator for rotating and starting the internal combustion engine;
A second motor generator coupled to the drive shaft of the hybrid vehicle;
A power storage device for inputting and outputting electric power between the first motor generator and the second motor generator;
Each of the three elements of the output shaft of the internal combustion engine, the drive shaft of the hybrid vehicle, and the rotating shaft of the first motor generator is mechanically connected, and any one of the three elements is a reaction force element. A power split mechanism that enables power transmission between the other two elements, and
A control device for controlling the outputs of the internal combustion engine, the first motor generator, and the second motor generator;
The control device includes:
Wherein during forward travel, which is the the CD (Charge Depleting) mode is the row mode run you inhibit operation of the internal combustion engine, the CD mode and the internal combustion engine run line mode operation frequency that is increased in comparison CS Selection means for selecting (Charge Sustaining) mode ;
The internal combustion engine with motoring by the first motor generator based on a comparison between a first determination value and a parameter indicating a deceleration force set based on a vehicle state and the shift range when the accelerator is decelerated. Determining means for determining whether or not the operation of
And setting means for changing the first determination value so that the internal combustion engine operates more easily when the braking range is selected than when the drive range is selected, according to the shift range,
When the braking range is selected , the setting means sets the first determination value to a first value when the CD mode is selected, whereas the setting means sets the first determination value when the CS mode is selected. The determination value is set to a second value that makes the internal combustion engine easier to operate than the first value, and the first determination value is changed from the second value to the first value. The hybrid vehicle is configured to set a time change rate at the time larger than a time change rate at the time of changing from the first value to the second value.
前記制御装置は、前記CSモードの選択時には、前記蓄電装置のSOCの低下に応じて、前記内燃機関の作動を伴う前記第1モータジェネレータの発電電力によって前記蓄電装置を充電する一方で、前記CDモードの選択時には、前記内燃機関の作動を伴う前記蓄電装置の充電を非実行とする、請求項1または2記載のハイブリッド車両。 The first motor generator is configured to generate power by the output of the internal combustion engine transmitted via the power split mechanism,
When the CS mode is selected, the control device charges the power storage device with the generated electric power of the first motor generator accompanying the operation of the internal combustion engine according to a decrease in the SOC of the power storage device, while the CD The hybrid vehicle according to claim 1, wherein when the mode is selected, charging of the power storage device accompanying operation of the internal combustion engine is not executed.
前記CDモードの選択時において、前記第2の判定値は、前記CSモードの選択時よりも高く設定される、請求項1または2記載のハイブリッド車両。 When the accelerator operation is performed, the selection means instructs the running of the internal combustion engine when the required power set based on at least the accelerator opening and the vehicle speed is higher than the second determination value, while the required power Is instructed to stop the internal combustion engine when the value is lower than the second determination value,
3. The hybrid vehicle according to claim 1, wherein when the CD mode is selected, the second determination value is set higher than when the CS mode is selected.
前記第1の判定値は、前記蓄電装置の充電電力上限値である、請求項1または2記載のハイブリッド車両。
The parameter is a required power based on a driver operation,
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the first determination value is a charging power upper limit value of the power storage device.
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