JP6859687B2 - ハイブリッド車両及びその制御方法 - Google Patents
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Description
エンジン2は、吸気行程と、圧縮行程と、膨張行程と、排気行程とからなる一連の4行程を行う4サイクルのエンジンである。エンジン2の出力軸3は、第1遊星歯車機構8と第2遊星歯車機構9とに連結されている。また、エンジン2の出力軸3には、エンジン2のクランクシャフト(図示せず)及び出力軸3の回転を正回転方向のみに制限するワンウェイクラッチ3aが設けられている。ワンウェイクラッチ3aは、第1遊星歯車機構8及び第2遊星歯車機構9からエンジン2の出力軸3に逆回転方向のトルクがかかった場合に、この逆回転方向のトルクをエンジン2に伝達させないように構成されている。なお、本実施形態では、ハイブリッド車両1は出力軸3の回転を制動するためのブレーキ機構を備えていない。
第1モータジェネレータ4は、ロータ軸13と、ロータ14と、ケース36に固定されるステータ15とを有している。ロータ14には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ15は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ15の三相コイルは、第1インバータ19に接続されている。
第1インバータ19は、モータECU54の制御により、バッテリ21などから供給された直流の電力を三相の交流電力に変換する。この三相の交流電力は、第1モータジェネレータ4のステータ15の三相コイルに供給される。
第2モータジェネレータ5は、ロータ軸16と、ロータ17と、ケース36に固定されるステータ18とを有している。ロータ17には、複数の永久磁石が埋め込まれている。ステータ18は、ステータコア及びステータコアに巻き掛けられた三相コイルを有している。ステータ18の三相コイルは、第2インバータ20に接続されている。
第2インバータ20は、モータECU54の制御により、バッテリ21などから供給された直流の電力を三相の交流電力に変換する。この三相の交流電力は、第2モータジェネレータ5のステータ18の三相コイルに供給される。
動力伝達機構11は、エンジン2と、第1モータジェネレータ4と、第2モータジェネレータ5と、駆動軸7との間で駆動力を伝達させるようになっている。例えば、動力伝達機構11は、エンジン2と、第1モータジェネレータ4と、第2モータジェネレータ5とによって生成された動力を駆動軸7に伝達するようになっている。
第1遊星歯車機構8は、サンギア22と、サンギア22の外歯に噛み合う複数のプラネタリギア23と、複数のプラネタリギア23に内歯が噛み合うリングギア25と、プラネタリギア23を自転可能に支持するプラネタリキャリア24とを備えている。
第2遊星歯車機構9は、サンギア26と、サンギア26の外歯に噛み合う複数のプラネタリギア27と、複数のプラネタリギア27に内歯が噛み合うリングギア29と、プラネタリギア27を自転可能に支持するプラネタリキャリア28とを備えている。
第3遊星歯車機構10は、サンギア30と、サンギア30の外歯に噛み合う複数のプラネタリギア31と、複数のプラネタリギア31に内歯が噛み合うリングギア32と、プラネタリギア31を自転可能に支持するプラネタリキャリア33とを備えている。
第1遊星歯車機構8のサンギア22は、第1モータジェネレータ4のロータ14と一体に回転するように、中空のロータ軸13に連結されている。第1遊星歯車機構8のプラネタリキャリア24と、第2遊星歯車機構9のサンギア26とは、エンジン2の出力軸3と一体に回転するように連結されている。
次に、図2を用いて動力伝達機構11における各回転軸の回転速度の関係を説明する。第2モータジェネレータ5のロータ軸16の回転速度と、第2遊星歯車機構9のリングギア29の回転速度と、第3遊星歯車機構10のリングギア32の回転速度との関係は、共線図で表すことができる。図2に示す共線図において、縦軸は、各回転要素の回転速度を表し、横軸は各回転要素を表すものである。本図中において、縦軸は、横軸における回転要素の回転速度を表し、具体的には左から第3遊星歯車機構10のリングギア32の回転速度(図中、R3)、第2遊星歯車機構9のリングギア29の回転速度(図中、R2)、第2モータジェネレータ5のロータ軸16の回転速度(図中、MG2)をそれぞれ表している。
図4は、EV走行による後退中に摩擦ブレーキによって車輪6に摩擦力が付与され、ハイブリッド車両1が制動される場合における、第1モータジェネレータ4のロータ軸13の回転速度と、エンジン2の出力軸3の回転速度と、第1遊星歯車機構8のリングギア25の回転速度と、第2遊星歯車機構9のリングギア29の回転速度との関係の変化を示す共線図である。本図に示す共線図において、縦軸が表す回転速度は、図中、左から第1モータジェネレータ4のロータ軸13(図中、MG1)の回転速度と、エンジン2の出力軸3(図中、ENG)の回転速度と、第1遊星歯車機構8のリングギア25(図中、OUT)の回転速度と、第2遊星歯車機構9のリングギア29(図中、R2)の回転速度である。ここで、回転方向と回転速度の関係は、正回転方向を正の回転速度と定義する。また、トルクの正負は、各回転要素に正回転方向にかかるトルクを正のトルクと定義する。
ハイブリッドECU52、エンジンECU53、モータECU54、バッテリECU55及びブレーキECU65は、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)と、ROM(Read Only Memory)と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによってそれぞれ構成されている。
図5に示すように、EV走行しているときにおいて、ハイブリッドECU52は、バッテリECU55から送信されるバッテリ21のSOCと、アクセル開度センサ62によって検出されたアクセル開度と、上述の通り算出した車速Vと、ブレーキECU65から送信される摩擦制動力Ffと、エンジンECU53から送信されるエンジン水温と、モータECU54から送信される実際の第1モータジェネレータ4のロータ軸13の回転速度N1及び実際の第2モータジェネレータ5のロータ軸16の回転速度N2とに基づいて、第1モータジェネレータ4のトルク指令値T1及び第2モータジェネレータ5のトルク指令値T2を算出する。
以下に、トルク指令値T1及びT2の算出方法について説明する。EV走行しているときにおいて、ハイブリッドECU52は、目標充放電Pcと、目標駆動パワーPdとの和を目標電力Pmgとして算出する。目標電力Pmgとは、バッテリ21の充電状態を制御しつつ、ハイブリッド車両1から駆動力が出力されるために必要なパワーであり、第1モータジェネレータ4及び第2モータジェネレータ5の出力により充電または消費される電力を表すものでもある。目標電力Pmgと、第1モータジェネレータ4が出力するトルク指令値T1及び第2モータジェネレータ5が出力するトルク指令値T2とは、以下の電力バランス式として式(3)で表すことができる。
次に、図8を参照して、上述するように構成された本実施形態に係るハイブリッド車両における、EV走行しているときの第1モータジェネレータ4及び第2モータジェネレータ5が出力するトルクであるトルク指令値T1及びT2の算出処理について説明する。なお、以下に説明するトルク指令値T1及びT2の算出処理は、ハイブリッドECU52及び各ECUが作動している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
次に、図9を用いてエンジン回転抑制トルクTpを算出する際に参照されるマップについて説明する。ハイブリッドECU52のROM又はフラッシュメモリには、図9に示すようなエンジン回転抑制トルクマップが格納されている。このマップは、車速Vと摩擦制動力Ffとに基づいて、ハイブリッド車両1が摩擦制動力を出力することにより出力軸3に正方向に伝達されるトルクを打ち消すためのトルクであるエンジン回転抑制トルクTpを算出するためのものである。
ハイブリッドECU52は、上述した方法で算出したエンジン回転抑制トルクTpと、エンジン水温とを用いて出力軸トルクTeを算出する。上述したように、エンジン回転抑制トルクTpは、ハイブリッド車両1が摩擦制動力を出力することによりエンジン2の出力軸3に正方向に伝達されるトルクを打ち消すためのトルクである。すなわち、エンジン回転抑制トルクTpとは、ハイブリッド車両1が摩擦制動力を出力することによりエンジン2の出力軸3に伝達されるトルクとは絶対値が同じであり、正負が異なる値である。このように、エンジン2の出力軸3に伝達されるトルクを相殺することで、エンジンの出力軸3が正回転方向に回転することを抑制するものである。
上述の実施形態では、ハイブリッドECU52は、ハイブリッド車両1がEV走行による後退中に摩擦制動力が出力される場合に、正の値である出力軸トルクTeがエンジン2の出力軸3に伝達されるよう制御した。このような場合以外にも、ハイブリッド車両1がEV走行による前進中に摩擦制動力が出力される場合に、負の値である出力軸トルクTeがエンジン2の出力軸3に伝達されるよう制御するものであってもよい。このとき、図9のマップにおけるエンジン回転抑制トルクTpは負の値となり、エンジン回転抑制トルクTpは、摩擦制動力Ffが大きくなるほど小さく、負の値である車速Vが小さくなるほど小さくなるよう設定されていればよい。
2 エンジン
3a ワンウェイクラッチ(クラッチ機構)
4 第1モータジェネレータ(モータジェネレータ)
5 第2モータジェネレータ(モータジェネレータ)
6 駆動輪
7 駆動軸
11 動力伝達機構
52 ハイブリッドECU(出力軸トルク算出部、制御部)
65 ブレーキECU(摩擦制動力算出部)
Claims (3)
- エンジンの動力と、モータジェネレータの動力とを、動力伝達機構を介して車輪の駆動軸に出力するハイブリッド車両であって、
前記動力伝達機構に対する前記エンジンの出力軸の回転を正回転方向のみに制限するように構成されるワンウェイクラッチ機構と、
前記ハイブリッド車両にかかる摩擦ブレーキによる制動力の値を算出する摩擦制動力算出部と、
前記ハイブリッド車両が前記エンジンを停止して後退走行している場合、前記摩擦制動力算出部によって算出された摩擦制動力の値と前記ハイブリッド車両の車速の値とに基づいて前記モータジェネレータから前記エンジンの出力軸に逆回転方向に伝達される出力軸トルクの値を前記エンジンの回転を抑制するように算出する出力軸トルク算出部と、
前記ハイブリッド車両が前記エンジンを停止して後退走行している場合にのみ、前記出力軸トルクの値に対応するトルクが前記エンジンの出力軸に伝達されるよう前記モータジェネレータの出力トルクを制御する制御部と
を備えたハイブリッド車両。 - 前記出力軸トルク算出部は、前記摩擦制動力と前記車速との関係を予め設定したエンジン回転抑制トルクマップに基づいてエンジン回転抑制トルクの値を算出し、前記エンジン回転抑制トルクの値から前記エンジンの水温又は油温に基づいて算出される前記エンジンのフリクショントルクの値を減算して前記出力軸トルクの値を算出することを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド車両。
- エンジンの動力とモータジェネレータの動力とを、動力伝達機構を介して車輪の駆動軸に出力するように構成されており、かつ前記動力伝達機構に対する前記エンジンの出力軸の回転を正回転方向のみに制限するワンウェイクラッチ機構を備えるハイブリッド車両の制御方法であって、
前記ハイブリッド車両がエンジンを停止して後退走行している場合に前記ハイブリッド車両にかかる摩擦ブレーキによる制動力の値を算出するステップと、
前記制動力の値と前記ハイブリッド車両の車速の値とに基づいて前記モータジェネレータから前記エンジンの出力軸に逆回転方向に伝達される出力軸トルクの値を前記エンジンの回転を抑制するように算出するステップと、
前記ハイブリッド車両が前記エンジンを停止して後退走行している場合にのみ、前記出力軸トルクの値に対応するトルクが前記エンジンの出力軸に伝達されるよう前記モータジェネレータの出力トルクを制御するステップと
を有するハイブリッド車両の制御方法。
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