JP5057279B2 - ハイブリッド車両の駆動制御装置 - Google Patents

Description

この発明はハイブリッド車両の駆動制御装置に係り、特に、ハイブリッド車両の車両速度が徐々に低下するような状態において、エンジン回転数が上昇することを防止し、運転者にとって違和感を感じるような状況を無くすことができるハイブリッド車両の駆動制御装置に関するものである。

従来、燃費向上を目的として、動力源として内燃機関の他に電動機を備えたハイブリッド車両が提案されている。ハイブリッド車両は、駆動制御装置により内燃機関と電動機とからの出力を用いて車両を駆動制御する。

従来のハイブリッド車両には、バッテリ充電量に応じてアクセル開度にエンジンの出力を対応させるとともに、このエンジンの出力を所定の変化率の範囲内に制限し、バッテリ充電量に応じてエンジンの出力の制限分を電動機の出力調整により補償し、エンジンの排ガスの清浄化を図るものがある。
特開平８−８８９０５号公報

また、ハイブリッド車両の制御装置には、電動機によるトルクアシスト実行中に、バッテリの残存容量が所定値以下となったとき、残存容量の減少度合いに応じて電動機のアシストトルク量を徐々に減少させるとともにエンジンの発生トルクを徐々に増大させる過渡的なトルクアシストを行うことにより、電動機によるエンジンの補助駆動を円滑に行うものがある。
特許第３２８７９４０号公報

さらに、ハイブリッド車両の駆動力制御装置には、アクセル開度と車速に基づいて目標駆動パワーを求めるとともに、バッテリ充電状態に基づいて目標充放電パワーを求め、目標駆動パワーから目標充放電パワーを減算することで目標エンジンパワーを求め、この目標エンジンパワーに基づき、エンジンの運転効率が良い動作点（エンジン回転数とエンジントルク）を決定し、エンジンがこの動作点で動作するよう制御して、燃費や駆動力等を最適に制御可能としたものがある。
特許第３４８９４７５号公報

ところで、特許文献３に開示される制御装置では、バッテリの充電状態であるＳＯＣ（ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）が高い場合は目標充放電パワーを正の値としてバッテリを放電し、ＳＯＣが低い場合は負の値としてバッテリを充電することにより、バッテリの充電状態をバッテリに適した範囲に維持することができる。
ところが、特許文献３に開示される制御装置では、目標充放電パワーは、バッテリの充電状態が変わらなければ一定の値となる。
このため、例えば、ＳＯＣが低く目標充放電パワーが負であり、かつ、アクセル開度が全閉の状態でハイブリッド車両が減速している場合は、図６に破線で示すように、目標駆動パワーが車両速度の低下にともなって増加する（目標駆動パワーは、負の値であるため絶対値は減少する）と、目標駆動パワーと目標充放電パワーとの差で表される目標エンジンパワーが増加することになる。
この結果、目標エンジンパワーが増加するとエンジン回転数も増加するため、運転者にとっては、車両速度が低下するほどエンジン音が上昇するという違和感のある現象が発生するという問題がある。

この発明は、ハイブリッド車両の車両速度が徐々に低下するような状態において、エンジン回転数が上昇することを防止し、運転者にとって違和感を感じるような状況を無くすことを目的とする。

この発明は、内燃機関と電動機とからの出力を用いて車両を駆動制御するハイブリッド車両の駆動制御装置において、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度と、前記車両速度検出手段により検出された車両速度とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段を備え、少なくとも前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段を備え、前記目標駆動パワー設定手段により設定された目標駆動パワーと前記目標充放電パワー設定手段により設定された目標充放電パワーとから目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段を備え、前記目標充放電パワー設定手段は、同じ車両速度であれば充電状態が高いほど前記目標充放電パワーの絶対値が低い値に設定され、かつアクセル開度が全閉時において、目標エンジンパワーがほぼ一定になるように目標充放電パワーを設定し、この目標充放電パワーの絶対値が小さくなるように設定することを特徴とする。

この発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、車両速度が徐々に低下するような状態（たとえば減速時やアクセル開度が全閉時）において、エンジン回転数が上昇することを防止でき、運転者にとって違和感を感じるような状況を無くすことができる。

この発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、車両速度が徐々に低下するような状態（たとえば減速時やアクセル開度が全閉時）において、エンジン回転数が上昇することを防止するものである。
以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示すものである。図１はハイブリッド車両の駆動制御装置のシステム構成図、図２は駆動制御装置の制御ブロック図、図３は目標駆動力検索マップを示す図、図４は目標充放電パワー検索マップを示す図、図５はエンジン動作点検索マップを示す図、図６は駆動制御装置の減速時の制御タイムチャートである。
図１において、１はハイブリッド車両の駆動制御装置である。駆動制御装置１は、駆動系として、燃料の燃焼により駆動力を発生させる内燃機関２の出力軸３と、電気により駆動力を発生するとともに駆動により電気エネルギを発生する第１電動機４及び第２電動機５と、ハイブリッド車両の駆動輪６に接続される駆動軸７と、出力軸３、第１電動機４、第２電動機５、駆動軸７にそれぞれ連結された第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９と、を備えている。
前記内燃機関２は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）に対応して吸入する空気量を調整するスロットルバルブ等の空気量調整手段１０と、吸入する空気量に対応する燃料を供給する燃料噴射弁等の燃料供給手段１１と、燃料に着火する点火装置等の着火手段１２とを備えている。内燃機関２は、空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２とにより燃料の燃焼状態を制御され、燃料の燃焼により駆動力を発生する。
前記第１電動機４は、第１モータロータ軸１３と第１モータロータ１４と第１モータステータ１５とを備えている。前記第２電動機５は、第２モータロータ軸１６と第２モータロータ１７と第２モータステータ１８とを備えている。第１電動機４の第１モータステータ１５は、第１インバータ１９に接続されている。第２電動機５の第２モータステータ１８は、第２インバータ２０に接続されている。第１電動機４と第２電動機５とは、それぞれ第１インバータ１９と第２インバータ２０とによりバッテリ２１から供給される電気量を制御され、供給される電気により駆動力を発生するとともに、回生時の駆動により電気エネルギを発生してバッテリ２１を充電する。
前記第１遊星歯車機構８は、第１サンギア２２と、この第１サンギア２２に噛み合う第１プラネタリギア２３を支持する第１プラネタリキャリア２４と、第１プラネタリギア２３に噛み合う第１リングギア２５とを備えている。前記第２遊星歯車機構９は、第２サンギア２６と、この第２サンギア２６に噛み合う第２プラネタリギア２７を支持する第１プラネタリキャリア２８と、第２プラネタリギア２７に噛み合う第２リングギア２９とを備えている。
第１遊星歯車機構８と第２遊星歯車機構９とは、各回転要素の回転中心線を同一軸上に配置し、内燃機関２と第１遊星歯車機構８との間に第１電動機４を配置し、第２遊星歯車機構９の内燃機関２から離れる側に第２電動機５を配置している。第２電動機５は、単独出力のみでハイブリッド車両を走行させることができる性能を備えている。
第１遊星歯車機構８の第１サンギア２２には、第１電動機４の第１モータロータ軸１３を接続している。第１遊星歯車機構８の第１プラネタリキャリア２４と第２遊星歯車機構９の第２サンギア２６とは、結合して内燃機関２の出力軸３に接続している。第１遊星歯車機構８の第１リングギア２５と第２遊星歯車機構９の第２プラネタリキャリア２８とは、結合して出力部３０に連結するとともにこの出力部３０を歯車やチェーン等の出力伝達機構３１を介して駆動軸７に接続している。第２遊星歯車機構９の第２リングギア２９には、第２電動機５の第２モータロータ軸１６を接続している。
これにより、ハイブリッド車両の駆動系においては、内燃機関２と第１電動機４と第２電動機５と駆動軸７との間で、駆動力の授受を行う。

前記内燃機関２の空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２と、前記第１電動機４の第１モータステータ１５と、前記第２電動機５の第２モータステータ１８とは、駆動制御装置１の制御系である駆動制御部３２に接続されている。
駆動制御部３２は、アクセル開度検出手段３３と、車両速度検出手段３４と、エンジン回転数検出手段３５と、バッテリ充電状態検出手段３６と、を備えている。また、駆動制御部３２は、目標駆動力設定手段３７と、目標駆動パワー設定手段３８と、目標充放電パワー設定手段３９と、目標エンジンパワー算出手段４０と、内燃機関制御手段４１と、電動機制御手段４２と、を備えている。
アクセル開度検出手段３３は、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度ｔｖｏを検出する。車両速度検出手段３４は、ハイブリッド車両の車両速度（車速）Ｖｓを検出する。エンジン回転数検出手段３５は、内燃機関２のエンジン回転数Ｎｅを検出する。バッテリ充電状態検出手段３６は、バッテリ２１の充電状態ＳＯＣを検出する。
目標駆動力設定手段３７は、アクセル開度検出手段３３により検出されたアクセル開度ｔｖｏと、車両速度検出手段３４により検出された車両速度Ｖｓとに応じて、ハイブリッド車両を駆動するための目標駆動力Ｆｄｒｖを、図３に示す目標駆動力検索マップにより検索して決定する。
目標駆動パワー設定手段３８は、アクセル開度検出手段３３により検出されたアクセル開度ｔｖｏと、車両速度検出手段３４により検出された車両速度Ｖｓとに基づいて、目標駆動パワーＰｄｒｖを設定する。この実施例においては、目標駆動力Ｆｄｒｖと車両速度Ｖｓとを乗算して、目標駆動パワーＰｄｒｖを設定する。
目標充放電パワー設定手段３９は、少なくともバッテリ充電状態検出手段３６により検出されたバッテリ２１の充電状態ＳＯＣに基づいて、目標充放電パワーＰｂａｔを設定する。この実施例においては、バッテリ充電状態ＳＯＣと車両速度Ｖｓに応じて、目標充放電パワーＰｂａｔを、図４に示す目標充放電パワー検索マップにより検索して設定する。
目標エンジンパワー算出手段４０は、目標駆動パワー設定手段３８により設定された目標駆動パワーＰｄｒｖと目標充放電パワー設定手段３９により設定された目標充放電パワーＰｂａｔとから、目標エンジンパワーＰｅｇを算出する。この実施例においては、目標駆動パワーＰｄｒｖから目標充放電パワーＰｂａｔを減算することにより、目標エンジンパワーＰｅｇを得る。
内燃機関制御手段４１は、目標エンジンパワーＰｅｇに基づいて決定される、図５に示すような内燃機関２の運転効率が良い動作点（エンジン回転数とエンジントルク）で、内燃機関２が動作するように、空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２との駆動状態を制御する。
電動機制御手段４２は、第１電動機４及び第２電動機５の合計電力が目標充放電パワーＰｂａｔとなるように、第１インバータ１９と第２インバータ２０との駆動状態を制御する。
前記目標充放電パワー設定手段３９は、車両速度Ｖｓが低くなるほど、目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値が、図６に実線で示すように、小さくなるように設定する。

次に作用を説明する。
ハイブリッド車両の駆動制御装置１は、アクセル開度検出手段３３が検出するアクセル開度ｔｖｏと、車両速度検出手段３４が検出する車両速度（車速）Ｖｓと、エンジン回転数検出手段３５が検出するエンジン回転数Ｎｅと、バッテリ充電状態検出手段３６が検出するバッテリ２１の充電状態ＳＯＣとを、駆動制御部３２に取り込む。
駆動制御装置１は、図２に示すように、目標駆動力設定手段３７によりアクセル開度ｔｖｏと車両速度Ｖｓとに応じて、ハイブリッド車両を駆動するための目標駆動力Ｆｄｒｖを、図３に示す目標駆動力検索マップにより検索して決定する。目標駆動力Ｆｄｒｖは、目標駆動パワー設定手段３８により車速Ｖｓと乗算されて、目標駆動パワーＰｄｒｖに設定される。
また、駆動制御装置１は、目標充放電パワー設定手段３９によりバッテリ充電状態ＳＯＣと車両速度Ｖｓとに応じて、目標充放電パワーＰｂａｔを、図４に示す目標充放電パワー検索マップにより検索して設定する。
駆動制御装置１は、目標エンジンパワー算出手段４０により目標駆動パワーＰｄｒｖから目標充放電パワーＰｂａｔを減算し、目標エンジンパワーＰｅｇを算出する。
駆動制御装置１は、目標エンジンパワーＰｅｇに基づき、図５に示すように内燃機関２の運転効率が良い動作点（エンジン回転数とエンジントルク）を決定し、内燃機関２がこの動作点で動作するように、内燃機関制御手段４１により空気量調整手段１０と燃料供給手段１１と着火手段１２とを駆動し、また、第１電動機４及び第２電動機５の合計電力が目標充放電パワーＰｂａｔとなるように、電動機制御手段４２により第１インバータ１９と第２インバータ２０とを駆動し、内燃機関２、第１電動機４、第２電動機５の各トルクを制御する。
内燃機関２、第１電動機４、第２電動機５の発生する駆動力は、第１遊星歯車機構８及び第２遊星歯車機構９を介して駆動軸７から駆動輪６に伝達され、ハイブリッド車両を走行させる。

このハイブリッド車両の駆動制御装置１は、目標充放電パワー設定手段３９によって、車両速度Ｖｓが低くなるほど、目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値が、図６に実線で示すように、小さくなるように設定する。
これにより、駆動制御装置１は、車両速度Ｖｓの減少にともなって目標駆動パワーＰｄｒｖが減少するとともに、目標充放電パワーＰｂａｔも減少するため、目標エンジンパワーＰｅｇとエンジン回転数Ｎｅをほぼ一定にすることができる。
一方、従来例では、目標充放電パワーＰｂａｔが一定であるため、車両速度Ｖｓの減少にともなって目標エンジンパワーＰｅｇとエンジン回転数Ｎｅが増加している。
このように、このハイブリッド車両の駆動制御装置１は、車両速度Ｖｓが低くなるほど、目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値が小さくなるように設定することで、車両速度Ｖｓが徐々に低下するような状態（たとえば減速時やアクセル開度が全閉時）において、エンジン回転数Ｎｅが上昇することを防止できるため、運転者にとって違和感を感じるような状況を無くすことができる。

なお、この実施例においては、車両速度Ｖｓが低くなるほど、目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値が小さくなるように設定したが、アクセル開度ｔｖｏが全閉時において、目標エンジンパワーＰｅｇがほぼ一定になるように目標充放電パワーＰｂａｔを設定することで、車両速度Ｖｓが徐々に低下するような状態（たとえば減速時やアクセル開度が全閉時）において、エンジン回転数Ｎｅが上昇することを防止し、運転者にとって違和感を感じるような状況を無くすことができる。
また、この実施例においては、目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値が小さくなるように設定したが、目標充放電パワー設定手段３９により設定される目標充放電パワーＰｂａｔの絶対値と、目標駆動パワー設定手段３８により設定される目標駆動パワーＰｄｒｖとを、車両速度Ｖｓが低下するに従って減少するように設定することもできる。
これにより、駆動制御装置１は、目標駆動パワーＰｂａｔと目標充放電パワーＰｄｒｖとを適切に設定するだけで、スムーズなハイブリッド車両の減速制御を実現することができる。

この発明のハイブリッド車両の駆動制御装置は、車両速度が徐々に低下するような状態（たとえば減速時やアクセル開度が全閉時）において、エンジン回転数が上昇することを防止できるものであり、ハイブリッド車両の駆動力伝達装置に適用することができる。

実施例を示すハイブリッド車両の駆動制御装置のシステム構成図である。 実施例を示す駆動制御装置の制御ブロック図である。 実施例を示す目標駆動力検索マップの説明図である。 実施例を示す目標充放電パワー検索マップの説明図である。 実施例を示すエンジン動作点検索マップの説明図である。 実施例を示す駆動制御装置の減速時の制御タイムチャートである。

符号の説明

１ 駆動制御装置
２ 内燃機関
４ 第１電動機
５ 第２電動機
７ 駆動軸
８ 第１遊星歯車機構
９ 第２遊星歯車機構
１０ 空気量調整手段
１１ 燃料供給手段
１２ 着火手段
１９ 第１インバータ
２０ 第２インバータ
２１ バッテリ
３２ 駆動制御部
３３ アクセル開度検出手段
３４ 車両速度検出手段
３５ エンジン回転数検出手段
３６ バッテリ充電状態検出手段
３７ 目標駆動力設定手段
３８ 目標駆動パワー設定手段
３９ 目標充放電パワー設定手段
４０ 目標エンジンパワー算出手段
４１ 内燃機関制御手段
４２ 電動機制御手段
４３ 減速時制御手段

Claims (1)

1. 内燃機関と電動機とからの出力を用いて車両を駆動制御するハイブリッド車両の駆動制御装置において、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、車両速度を検出する車両速度検出手段を備え、バッテリの充電状態を検出するバッテリ充電状態検出手段を備え、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度と、前記車両速度検出手段により検出された車両速度とに基づいて目標駆動パワーを設定する目標駆動パワー設定手段を備え、少なくとも前記バッテリ充電状態検出手段により検出されたバッテリの充電状態に基づいて目標充放電パワーを設定する目標充放電パワー設定手段を備え、前記目標駆動パワー設定手段により設定された目標駆動パワーと前記目標充放電パワー設定手段により設定された目標充放電パワーとから目標エンジンパワーを算出する目標エンジンパワー算出手段を備え、前記目標充放電パワー設定手段は、同じ車両速度であれば充電状態が高いほど前記目標充放電パワーの絶対値が低い値に設定され、かつアクセル開度が全閉時において、目標エンジンパワーがほぼ一定になるように目標充放電パワーを設定し、この目標充放電パワーの絶対値が小さくなるように設定することを特徴とするハイブリッド車両の駆動制御装置。

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