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KR102270995B1 - 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치 - Google Patents

전동 장치 제어 방법 및 전동 장치 Download PDF

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KR102270995B1
KR102270995B1 KR1020207017091A KR20207017091A KR102270995B1 KR 102270995 B1 KR102270995 B1 KR 102270995B1 KR 1020207017091 A KR1020207017091 A KR 1020207017091A KR 20207017091 A KR20207017091 A KR 20207017091A KR 102270995 B1 KR102270995 B1 KR 102270995B1
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torque
engine
internal combustion
combustion engine
speed
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아즈사 고바야시
겐이치 고토오
기요시 호시
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 비연소 모드로부터 연소 모드로 천이하는 내연 기관의 회전수를, 내연 기관에 접속된 제1 전동기에 의해 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간 내에 있어서, 내연 기관이 발생시키는 토크를, 연소 모드에 있는 내연 기관에 대한 소정 회전 영역에서의 요구 토크와 비교하여 낮게 한다.

Description

전동 장치 제어 방법 및 전동 장치
본 발명은, 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 다른 것으로부터 공급된 회생 전력으로 회전하는 모터를 사용하여, 연료 공급이 차단된 엔진을 강제적으로 회전시킴으로써 회생 전력을 소비하는 모터링 제어와, 엔진에 대한 연료 공급을 행하여 엔진을 회전시키는 파이어링 제어 사이에서, 전환 가능하게 제어되는 회생 제어 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2017-114206호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 예에서는, 모터링 제어 중에 회생 전력의 소비를 위해 증대한 엔진의 회전수를, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하여 모터의 토크에 의해 소정 회전수로까지 저하시키자고 한 경우에, 엔진의 흡기계로부터 이음이 난다는 문제를 갖고 있다.
본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하여 모터의 토크에 의해 소정 회전수로까지 저하시켰을 때 발생하는 엔진의 흡기계로부터의 이음을 억제하는, 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치를 제공하는 것에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 비연소 모드로부터 연소 모드로 천이하는 내연 기관의 회전수를 제1 전동기에 의해 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간 내에 있어서, 내연 기관이 발생시키는 토크를, 연소 모드에 있는 내연 기관에 대한 소정 회전 영역에서의 요구 토크와 비교하여 낮게 한다.
본 발명에 따르면, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하였을 때 발생하는 엔진의 흡기계로부터의 이음을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전동 장치를 포함하는 하이브리드카의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는 차량 컨트롤러가 갖는 기능적인 구성 요소를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 처리 수순을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 제1 예를 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 엔진 회전수의 변화, (b)는 액셀러레이터 개방도의 변화, (c)는 엔진 지령 토크의 변화, (d)는 차량 구동력의 변화의 모습을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 제2 예를 나타내는 타이밍 차트이며, (a)는 엔진 지령 토크의 변화, (b)는 차량 구동력의 변화, (c)는 추가 전력의 변화의 모습을 도시한다.
다음에, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다. 설명에 있어서, 동일한 것에는 동일 부호를 부여하고 중복 설명을 생략한다.
[전동 장치의 구성]
도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 관한 전동 장치를 포함하는 하이브리드카의 구성을 설명한다. 본 실시 형태의 하이브리드카는, 엔진(1)(내연 기관)과, 발전기(4)(제1 전동기)와, 배터리(5)와, 구동 모터(6)(제2 전동기)와, 차륜(7)(구동륜)을 구비한다. 하이브리드카는, 엔진(1)으로 차륜(7)을 구동하지 않고, 배터리(5)로부터의 전력으로 구동 모터(6)가 차륜(7)을 구동하는 것이며, 엔진(1), 배터리(5), 구동 모터(6), 차륜(7)이 직렬 접속(시리즈 접속)되는 점에서, 시리즈 하이브리드카라 칭해진다.
엔진(1)은, 발전기(4)에 기계적으로 연결된다. 발전기(4)는, 배터리(5)에 대하여 송수전 가능하게 접속되어 있다. 발전기(4)와 구동 모터(6) 사이, 및 배터리(5)와 구동 모터(6) 사이도, 송수전 가능하게 접속되어 있다. 구동 모터(6)는 기어(16)를 통해 차축에 기계적으로 연결되며, 차축은 차륜(7)에 기계적으로 연결된다.
엔진(1)의 구동력은 발전기(4)에 전달되고, 발전기(4)는 엔진(1)의 구동력에 의해 회전하여 발전한다. 발전기(4)에서 발생한 전력이 배터리(5)에 흐르는 경우에는, 당해 전력은 배터리(5)의 충전을 위해 소비된다. 또한, 발전기(4)에서 발생한 전력이 구동 모터(6)에 흐르는 경우에는, 당해 전력은 구동 모터(6)의 구동을 위해 소비된다.
구동 모터(6)는, 발전기(4) 및 배터리(5) 중 어느 하나, 혹은 양쪽으로부터 전력의 공급을 받고, 공급된 전력을 소비하여 구동력을 발생시킨다. 구동 모터(6)의 구동력은, 기어(16) 및 차축을 통해 차륜(7)에 전달된다. 차륜(7)은 구동 모터(6)의 구동력에 의해 회전함으로써, 시리즈 하이브리드카(이하, 차량으로 약칭함)는 주행한다.
또한, 차량의 감속 시나, 차량이 비탈길을 내려가는 경우 등, 차륜(7)으로부터 차축 및 기어(16)를 통해 구동 모터(6)에 토크가 입력되고, 입력된 토크에 의해 구동 모터(6)가 회전하는 경우에는, 구동 모터(6)는 발전기로서 동작하여 회생 전력을 발생시킨다. 구동 모터(6)에 있어서 회생 전력이 발생할 때, 구동 모터(6)에 입력되는 토크의 반작용에 의해, 기어(16) 및 차축을 통해 차륜(7)에는 회생 제동력이 발생한다.
구동 모터(6)에서 발생한 회생 전력이 배터리(5)에 흐르는 경우에는, 회생 전력은 배터리(5)의 충전을 위해 소비된다. 또한, 구동 모터(6)에서 발생한 회생 전력이 발전기(4)에 흐르는 경우에는, 회생 전력은, 엔진(1)의 저항(엔진 브레이크)에 저항하여 엔진(1) 및 발전기(4)를 구동시키기 위해 소비된다.
배터리(5)는, 충전·방전하는 기능을 갖고 있다. 배터리(5)가 충전되는 경우에는, 배터리(5)는 발전기(4) 혹은 구동 모터(6)로부터 공급된 전력의 에너지를 저장한다. 또한, 배터리(5)가 방전하는 경우에는, 배터리(5)는 저장된 에너지를 전력으로서 구동 모터(6)에 대하여 공급한다.
발전기(4), 배터리(5), 구동 모터(6) 사이의 전력의 흐름은, 배터리(5) 및 구동 모터(6)의 각각의 상태나, 차량의 주행 씬, 그 밖에, 차량에 탑재된 보조 기기(에어컨, 카 스테레오, 내비게이터 시스템 등)를 포함하는 차량 전체의 전력의 수급 상황 등에 기초하여 변화될 수 있다. 발전기(4), 배터리(5), 구동 모터(6) 사이의 전력의 흐름은, 후술하는 차량 컨트롤러(14)의 제어에 의해 정해진다.
예를 들어, 구동 모터(6)가 구동력을 발생시킬 필요가 있는 경우에는, 배터리(5)로부터 구동 모터(6)에 전력이 공급되는 것이어도 된다. 배터리(5)로부터 충분한 전력을 구동 모터(6)에 공급할 수 없는 경우에는, 엔진(1)을 구동시켜 발전기(4)에서 전력을 생성하고, 배터리(5)로부터의 전력에 더하여 발전기(4)로부터의 전력이 구동 모터(6)에 공급되는 것이어도 된다.
또한, 배터리(5)의 충전이 완료되지 않은 경우에는, 차량의 감속 시나 차량이 비탈길을 내려갈 때 구동 모터(6)에 의해 발생한 회생 전력이, 구동 모터(6)로부터 배터리(5)에 공급되는 것이어도 된다. 나아가, 배터리(5)의 충전이 완료되지 않은 상태에는, 엔진(1)을 구동시켜 발전기(4)에서 전력을 생성하고, 발전기(4)로부터의 전력이 배터리(5)에 공급되는 것이어도 된다.
또한, 배터리(5)의 충전 상태(SOC)가 높은 경우 등에는, 차량의 감속 시나 차량이 비탈길을 내려갈 때 구동 모터(6)에 의해 발생한 회생 전력이, 발전기(4)에 공급되는 것이어도 된다. 이 경우, 구동 모터(6)로부터 발전기(4)에 공급된 회생 전력은, 엔진(1)에 의한 엔진 브레이크에 저항하여 일을 하기 위해 발전기(4)에서 소비되고, 그 결과, 구동 모터(6)로부터 발전기(4)에 공급된 회생 전력은 강제 방전된다.
차량은, 복수의 주행 모드를 택일적으로 선택하는 모드 스위치(17)(모드 SW)와, 드라이버가 조작하는 셀렉트 레버(18)와, 브레이크력을 검지하는 브레이크 센서(19)와, 액셀러레이터 개방도를 검지하는 액셀러레이터 포지션 센서(20)(APS)와, 엔진의 상태를 검지하는 엔진 상태 센서(21)와, 하이브리드카 전체를 제어하는 차량 컨트롤러(14)를 더 구비한다. 차량 컨트롤러(14)는, 실시 형태에 관한 전동 장치를 제어하는 제어 회로로서 기능하는 것이다.
차량 컨트롤러(14)는, 모드 스위치(17), 셀렉트 레버(18), 브레이크 센서(19), 액셀러레이터 포지션 센서(20), 엔진 상태 센서(21)의 각각에 전기적으로 접속되어 있다. 차량 컨트롤러(14)는, 선택되어 있는 주행 모드를 나타내는 신호를 모드 스위치(17)로부터 수신하고, 선택되어 있는 레인지를 나타내는 신호를 셀렉트 레버(18)로부터 수신하고, 브레이크 유압을 나타내는 신호를 브레이크 센서(19)로부터 수신하고, 액셀러레이터 페달(입력 장치)의 액셀러레이터 개방도 Ac를 나타내는 신호를 액셀러레이터 포지션 센서(20)로부터 수신한다.
또한, 차량 컨트롤러(14)는, 엔진(1)의 상태를 나타내는 신호를 엔진 상태 센서(21)로부터 수신한다. 여기서, 엔진(1)의 상태를 나타내는 신호에는, 엔진(1)에 연료가 공급되고 있는지 여부를 나타내는 신호, 및 엔진 회전수 Nr을 나타내는 신호가 포함된다.
또한, 셀렉트 레버(18)에 의해 선택 가능한 레인지에는, 예를 들어 드라이브 레인지(D), 브레이크 레인지(B), 리버스 레인지(R), 뉴트럴 레인지(N), 파킹 레인지(P) 등이 포함된다.
차량 컨트롤러(14)는, 엔진(1), 발전기(4), 구동 모터(6)와, 신호선을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 차량 컨트롤러(14)는, 액셀러레이터 개방도 Ac에 따른 요구 토크 Tm(차량 구동력 FD)을 구동 모터(6)에서 발생시키기 위해, 엔진(1), 발전기(4), 구동 모터(6)를 제어한다. 특히, 차량 컨트롤러(14)는, 엔진(1)에 대하여 지령 토크 Tc를 송신한다.
또한, 「지령 토크 Tc를 송신한다」라는 표현에는, 엔진(1)이 출력하는 토크가 지령 토크 Tc가 되도록 엔진(1)을 제어하는 것을 포함한다. 예를 들어, 엔진(1)의 스로틀 개방도를 변경하거나, 공연비를 변경하거나, 엔진(1)에 대한 연료의 공급량을 변경하거나 함으로써, 엔진(1)이 출력하는 토크가 지령 토크 Tc가 되도록 엔진(1)을 제어하는 것을 포함한다.
차량 컨트롤러(14)에 의해, 엔진(1), 발전기(4), 구동 모터(6)의 구동 상태가 제어되고, 그 밖에, 도시하지 않은 보조 기기의 상태가 정해짐으로써, 발전기(4), 배터리(5), 구동 모터(6) 사이의 전력의 흐름이 정해진다.
차량 컨트롤러(14)는, 예를 들어 CPU(중앙 처리 장치), 메모리, 및 입출력부를 구비하는 범용의 마이크로컴퓨터에 의해 실현 가능하다. 마이크로컴퓨터를 차량 컨트롤러(14)로서 기능시키기 위한 컴퓨터 프로그램(제어 프로그램)을, 마이크로컴퓨터에 인스톨하여 실행한다. 이에 의해, 범용의 마이크로컴퓨터는, 차량 컨트롤러(14)로서 기능한다.
또한, 본 실시 형태에서는, 소프트웨어에 의해 차량 컨트롤러(14)를 실현하는 예를 나타내지만, 물론, 이하에 나타내는 각 정보 처리를 실행하기 위한 전용의 하드웨어를 준비하여, 차량 컨트롤러(14)를 구성하는 것도 가능하다. 또한, 차량 컨트롤러(14)에 포함되는 복수의 유닛(23, 25, 27, 31, 33)을 개별의 하드웨어에 의해 구성해도 된다. 또한, 차량 컨트롤러(14)는, 차량에 관련되는 다른 제어에 사용하는 전자 제어 유닛(ECU)과 겸용해도 된다.
도 2를 참조하여, 차량 컨트롤러(14)가 갖는 기능적인 구성 요소에 대하여 설명한다. 차량 컨트롤러(14)는, 기능적인 구성 요소로서, 엔진 연소 모드 판정부(23)와, 토크 상한 설정부(25)와, 회전수 변화율 설정부(27)와, 요구값 결정부(31)와, 명령값 결정부(33)를 구비한다.
엔진 연소 모드 판정부(23)는, 엔진 상태 센서(21)로부터 수신한, 엔진(1)의 상태를 나타내는 신호(엔진(1)에 연료가 공급되고 있는지 여부를 나타내는 신호, 및 엔진 회전수 Nr을 나타내는 신호)에 기초하여, 엔진(1)의 엔진 모드를 판정한다. 엔진(1)이 취할 수 있는 엔진 모드로서는, 「비연소 모드」, 「연소 모드」의 2종류가 존재한다.
「비연소 모드」는, 엔진(1)에 연료 및 공기가 공급되고 있지 않는 모드이다. 또한, 「연소 모드」는, 엔진(1)에 연료 및 공기가 공급되고, 엔진 회전수 Nr이 소정 회전 영역에 있는 모드이다. 여기서, 「연소 모드」의 소정 회전 영역은, 엔진(1)의 파이어링 시의 특성을 고려하여 정해지는 회전 영역이다. 예를 들어, 엔진(1)의 연비가 좋은 엔진 회전수 Nr의 범위를 소정 회전 영역으로서 정하고 있다.
부언하면, 엔진(1)이 「비연소 모드」에 있는 경우, 엔진(1)에는 연료가 공급되지 않아, 엔진(1)의 구동력의 출력축을 회전시키기 위해서는 외부로부터 토크를 가할 필요가 있다. 「비연소 모드」에 있는 엔진(1)의 출력축을, 구동 모터(6)에서 발생한 회생 전력이 공급되어 구동되고 있는 발전기(4)에 의해 회전시킴으로써, 구동 모터(6)에서 발생한 회생 전력의 강제 방전이 가능해진다.
이와 같이, 엔진의 출력축을 전동기에 의해 회전시키는 것을 「모터링 제어」라 칭한다. 한편, 엔진(1)에 연료를 공급하여 엔진(1)의 출력축으로부터 토크를 출력하는 것을 「파이어링 제어」라 칭한다. 「비연소 모드」의 기간과 「모터링 제어」의 기간은 반드시 일치하지는 않는다. 또한, 「연소 모드」의 기간과 「파이어링 제어」의 기간은, 반드시 일치하지는 않는다.
요구값 결정부(31)는, 액셀러레이터 포지션 센서(20)로부터 수신한 액셀러레이터 개방도 Ac에 기초하여, 구동 모터(6)에서 발생시킬 요구 토크 Tm을 결정한다.
또한, 요구값 결정부(31)는, 요구 토크 Tm을 구동 모터(6)에서 발생시키기 위해 필요한 전력으로부터, 배터리(5)로부터 구동 모터(6)에 공급 가능한 전력 Pb를 차감한 전력을, 발전기(4)에 대한 요구 전력 Pd로서 결정한다. 단, 요구 토크 Tm을 구동 모터(6)에서 발생시키기 위해 필요한 전력보다도, 배터리(5)로부터 구동 모터(6)에 공급 가능한 전력 Pb쪽이 큰 경우에는, 요구 전력 Pd를 0으로서 결정한다. 따라서, 발전기(4)에 대한 요구 전력 Pd는 0 이상의 값이 된다.
또한, 요구값 결정부(31)는, 요구 전력 Pd를 발전기(4)에서 발생시키기 위해 필요한 토크를, 엔진(1)에 대한 요구 토크 Ttg(소정 토크 역치)로서 결정한다.
또한, 요구값 결정부(31)는, 배터리(5)의 충전이나 차량에 탑재된 보조 기기(도시 생략)의 구동을 위해 필요한 전력으로부터, 배터리(5)로부터 보조 기기에 공급 가능한 전력을 차감한 전력을, 보조 기기 부족 전력 Pw로서 결정한다. 단, 차량에 탑재된 보조 기기에서 필요한 전력보다도, 배터리(5)로부터 보조 기기에 공급 가능한 전력쪽이 큰 경우에는, 보조 기기 부족 전력 Pw를 0으로서 결정한다. 따라서, 보조 기기 부족 전력 Pw는 0 이상의 값이 된다.
또한, 요구값 결정부(31)는, 요구 전력 Pd와 보조 기기 부족 전력 Pw의 합계 전력을 발전기(4)에서 발생시키기 위해 필요한 토크를, 엔진(1)에 대한 요구 토크 Tap로서 결정한다.
또한, 요구값 결정부(31)는, 「연소 모드」에 있어서의 엔진(1)의 목표 회전수 Ntg를 결정한다. 목표 회전수 Ntg는, 「연소 모드」의 소정 회전 영역에 포함되는 값이다.
토크 상한 설정부(25)는, 엔진 연소 모드 판정부(23)에 의해 판정된 엔진 모드, 엔진 상태 센서(21)로부터 수신한 엔진 회전수 Nr, 및 엔진(1)의 목표 회전수 Ntg에 기초하여, 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc의 상한값인, 토크 제한값 Tmax(통상값 Tn, 제한값 Tcr)를 설정한다. 여기서, 통상값 Tn은, 안전 계수 등을 고려하여, 엔진(1)의 안전된 구동을 위해 마련되는 제한값이다. 또한, 제한값 Tcr은 통상값 Tn보다도 작은 값이다.
회전수 변화율 설정부(27)는, 엔진 연소 모드 판정부(23)에 의해 판정된 엔진 모드, 엔진 상태 센서(21)로부터 수신한 엔진 회전수 Nr, 및 엔진(1)의 목표 회전수 Ntg에 기초하여, 엔진 회전수 Nr의 회전수 하강 레이트 Rdown(통상값 Rn, 제한값 Rcr)을 설정한다. 여기서, 회전수 하강 레이트 Rdown에 설정되는 제한값 Rcr은, 통상값 Rn과는 다른 값이다. 필요에 따라, 제한값 Rcr은 통상값 Rn보다 큰 값이어도 되고, 또한, 제한값 Rcr은 통상값 Rn보다 작은 값이어도 된다.
명령값 결정부(33)는, 토크 상한 설정부(25)에 의해 설정된 토크 제한값 Tmax와, 요구값 결정부(31)에서 결정된 요구 토크 Tap를 비교하여, 작은 쪽의 값을, 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc로서 결정한다. 따라서, 지령 토크 Tc는, 토크 제한값 Tmax를 초과하지 않는 값으로서 설정된다.
또한, 명령값 결정부(33)는, 엔진 상태 센서(21)로부터 수신한 엔진 회전수 Nr, 요구값 결정부(31)에서 결정된 목표 회전수 Ntg, 및 회전수 변화율 설정부(27)에서 설정한 회전수 하강 레이트 Rdown에 기초하여, 엔진(1)에 대한 지령 회전수 Nc를 결정한다. 구체적으로는, 엔진 회전수 Nr을 목표 회전수 Ntg를 향하여 저하시키는 상황에 있어서, 엔진 회전수 Nr의 단위 시간당 회전수 하강의 크기가, 회전수 하강 레이트 Rdown와 동등해지도록, 지령 회전수 Nc를 결정한다.
상술한 바와 같이 하여 결정된, 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc, 및 지령 회전수 Nc에 기초하여, 차량 컨트롤러(14)는 엔진(1)을 제어한다.
[엔진 회전수를 고려한 토크 제한]
다음에, 본 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 처리 수순을, 도 3의 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 3에 도시한 토크 제한의 처리는, 차량의 이그니션이 온되면 개시되고, 이그니션이 오프로 될 때까지의 동안, 반복하여 실행된다. 또한, 도 3에 도시한 토크 제한의 처리가 실행될 때마다, 명령값 결정부(33)는, 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc 및 지령 회전수 Nc를 결정한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 스텝 S101에 있어서, 차량 컨트롤러(14)는, 엔진(1)이 연소 중인지 여부를 판정한다. 보다 구체적으로는, 엔진(1)의 엔진 모드가 「비연소 모드」, 「연소 모드」 중 어느 것인지를 판정한다. 그리고, 엔진(1)이 「연소 모드」인 경우(스텝 S101에서 "예"의 경우)에는, 스텝 S103으로 진행한다. 한편, 엔진(1)이 「비연소 모드」인 경우(스텝 S101에서 "아니오"의 경우)에는, 스텝 S121로 진행한다.
스텝 S121에서는, 토크 제한을 행하지 않기 때문에, 토크 제한값 Tmax에는, 통상값 Tn이 설정되고, 회전수 하강 레이트 Rdown에는, 통상값 Rn이 설정된다.
스텝 S103에 있어서, 차량 컨트롤러(14)는, 엔진 회전수 Nr이 목표 회전수 Ntg에 소정값 ΔNe를 더하여 얻어지는 값 이하인지를 판정한다. 여기서, 소정값 ΔNe는 정의 수이다. 「Nr≤Ntg+ΔNe」인 경우(스텝 S103에서 "예")에는, 스텝 S121로 진행한다. 「Nr>Ntg+ΔNe」인 경우(스텝 S103에서 "아니오")에는, 스텝 S105로 진행한다.
스텝 S105에 있어서, 차량 컨트롤러(14)는, 엔진 회전수 Nr이 목표 회전수 Ntg에 소정값 ΔNs를 더하여 얻어지는 값 이상인지를 판정한다. 여기서, 소정값 ΔNs는 정의 수이다. 「Nr≥Ntg+ΔNs」인 경우(스텝 S105에서 "예")에는, 스텝 S107로 진행한다. 「Nr<Ntg+ΔNs」인 경우(스텝 S105에서 "아니오")에는, 스텝 S111로 진행한다.
스텝 S107에서는, 토크 제한을 행하기 위해, 토크 제한값 Tmax에는 제한값 Tcr이 설정되고, 회전수 하강 레이트 Rdown에는 제한값 Rcr이 설정된다.
스텝 S111에서는, 엔진(1)에 대한 요구 토크 Ttg가, 전회 토크 제한값 Tmz보다도 큰 값인지를 판정한다. 여기서, 전회 토크 제한값 Tmz란, 도 3에 도시한 토크 제한의 처리를 반복하여 실행하는 경우에 있어서의, 전회의 토크 제한값 Tmax의 값을 의미한다. 「Ttg>Tmz」인 경우(스텝 S111에서 "예"), 스텝 S113으로 진행한다. 「Ttg≤Tmz」인 경우(스텝 S111에서 "아니오"), 스텝 S121로 진행한다.
스텝 S113에서는, 전회 토크 제한값 Tmz에, 소정값 ΔTcr을 가산한다. 도 3에 도시한 토크 제한의 처리가 반복하여 실행될 때마다, 토크 제한값 Tmax가 소정값 ΔTcr씩 증가되게 된다. 즉, 토크 제한값 Tmax는, 단위 스텝당 소정값 ΔTcr씩 증가되어 간다.
여기서, 스텝 S111, 및 스텝 S113의 처리는 필수는 아니고, 스텝 S105에서 "아니오"인 경우에, 스텝 S121로 진행하는 것이어도 된다.
[토크 제한의 제1 예]
다음에, 본 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 제1 예를, 도 4의 (a) 내지 (d)의 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 도 4의 (a)는 엔진 회전수 Nr의 변화, 도 4의 (b)는 액셀러레이터 개방도 Ac의 변화, 도 4의 (c)는 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc의 변화, 도 4의 (d)는 차량 구동력 FD의 변화의 모습을 도시한다.
도 4의 (a) 내지 (d)에 도시한 타이밍 차트에서는, 시각 t1 이전의 기간에 있어서, 엔진(1)의 모터링 제어를 행하고, 시각 t2에 있어서 엔진(1)이 시동되고, 시각 t2 이후의 기간에 있어서, 엔진(1)의 파이어링 제어를 행하는 경우가 도시되어 있다. 도 4의 (d)에 도시된 바와 같이, 시각 t1 이전의 기간에서는, 엔진(1)의 모터링 제어의 결과, 차량 구동력 FD는 부의 구동력(제동력)으로 되어 있다. 또한, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 시각 t0은, 액셀러레이터 페달을 답입하여 액셀러레이터 개방도 Ac가 0으로부터 증가되기 시작한 타이밍이다.
모터링 제어 중에는, 엔진(1)에 대하여 연료가 공급되지 않기 때문에, 시각 t1 이전의 기간에 있어서 엔진(1)은 「비연소 모드」로 되어 있다. 또한, 엔진 회전수 Nr이 목표 회전수 Ntg가 된 타이밍인 시각 t4 이후의 기간에 있어서, 엔진(1)은 「연소 모드」로 되어 있다.
엔진(1)에 연료가 공급되어, 엔진(1)이 구동을 시작하는 타이밍을 시각 t2로 하여, 시각 t2에서 엔진(1)은 「비연소 모드」로부터 「연소 모드」로 전환된다.
여기서, 설명을 간략화하기 위해, 보조 기기 부족 전력 Pw는 0으로 한다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 모터링 제어 중에는, 구동 모터(6)로부터 발전기(4)에 공급되는 회생 전력의 강제 방전을 행하기 위해, 엔진(1)의 엔진 회전수 Nr은 「연소 모드」에서의 목표 회전수 Ntg보다도 큰 값으로 되어 있다. 시각 t1부터 시각 t4까지의 기간은, 엔진(1)의 모터링 제어시킨 상태로부터 파이어링 제어의 상태로 천이하는 동안에 있어서의, 엔진 회전수 Nr을 저하시키는 기간이다. 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이할 때, 발전기(4)에 의한 발전이 행해지면서, 엔진(1)의 엔진 회전수 Nr은 발전기(4)의 토크에 의해 발전에 적합한 소정 회전 영역까지 저하된다.
시각 t0에 있어서, 액셀러레이터 개방도 Ac가 0으로부터 증가되기 시작하면, 모터링 제어에 의해 제동력이었던 차량 구동력 FD는, 액셀러레이터 개방도 Ac에 따라서 증가되기 시작한다. 시각 t1에 있어서, 차량 구동력 FD가 0이 되면, 제동력을 발생시킬 필요가 없어져, 모터링 제어도 종료된다. 차량 구동력 FD가 0이 될 때의 액셀러레이터 개방도 Ac는, 중립점이라 불리며, 구동 모터(6)가 정의 구동력도 부의 구동력도 발생시키지 않는 상태에 상당한다.
시각 t1로부터 더 시간이 경과하여, 시각 t2에 있어서 액셀러레이터 개방도 Ac가 엔진(1)을 시동시키는 소정값에 도달하면, 엔진(1)의 구동이 개시된다.
엔진(1)이 구동을 시작하는 시각 t2부터, 토크 제한값 Tmax보다도 큰 요구 토크 Ttg를, 지령 토크 Tc로서 출력한 경우, 엔진(1)으로부터 이음이 발생해 버린다. 그 때문에, 지령 토크 Tc를, 통상의 토크 출력보다도 낮게 제한하는, 토크 제한을 행할 필요가 있다.
도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 시각 t2에 있어서, 「Nr>Ntg+ΔNe」, 및 「Nr≥Ntg+ΔNs」가 성립된다. 그 때문에, 시각 t2로부터 토크 제한을 개시하기 위해, 토크 제한값 Tmax에는 제한값 Tcr이 설정되고, 회전수 하강 레이트 Rdown에는 제한값 Rcr이 설정된다. 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 지령 토크 Tc가 토크 제한값 Tmax에 의해 제한되는 결과, 시각 t2로부터 시각 t3에 이르기까지의 기간에 있어서, 지령 토크 Tc는 도 3의 스텝 S107에서 설정된 제한값 Tcr로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 엔진(1)의 구동의 타이밍에 있어서의 토크 제한을 행할지 여부의 판정은, 엔진 회전수 Nr, 및 목표 회전수 Ntg의 크기에 의해 정해진다. 「Nr<Ntg+ΔNs」의 경우(즉, 엔진 회전수 Nr이 목표 회전수 Ntg와 비교하여 그다지 큰 값이 아닌 경우나, 엔진 회전수 Nr이 목표 회전수 Ntg 이하인 경우)에는, 토크 제한은 실시되지 않는다.
시각 t2로부터 시간이 경과하여 엔진 회전수 Nr이 저하된 결과, 시각 t3에 있어서 「Nr=Ntg+ΔNe」가 성립되면, 시각 t3 이후, 토크 제한값 Tmax는, 제한값 Tcr로부터 증가되어 간다. 보다 구체적으로는, 토크 제한값 Tmax는, 단위 스텝당 소정값 ΔTcr씩 증가되어 간다. 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 지령 토크 Tc가 토크 제한값 Tmax에 의해 제한되는 결과, 시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서, 지령 토크 Tc는 도 3의 스텝 S113에서 설정된 제한값으로 되어 있다.
시각 t3으로부터 시각 t4까지의 기간에 있어서, 토크 제한값 Tmax를 소정값 ΔTcr씩 증가시키는 이유는, 엔진(1)이 발생시키는 구동력의 변화는, 발전기(4)에서의 발전량, 및 구동 모터(6)에서의 차량 구동력 FD를 통해, 차량의 탑승원이 느끼는 가속감에 영향을 미치기 때문이다. 차량의 탑승원이 느끼는 가속감이 변동되는 것을 억제하기 위해, 토크 제한값 Tmax가 변화되는 속도를, 소정값 ΔTcr로 제한하고 있다.
시각 t3으로부터 시각 t4까지의 동안에 지령 토크 Tc가 ΔTs만큼 증가되고, 시각 t4에 있어서, 「Ttg≤Tmz」가 성립되면(「Tc=Ttg」가 성립), 토크 제한값 Tmax에는 통상값 Tn이 설정되고, 회전수 하강 레이트 Rdown에는 통상값 Rn이 설정된다. 그 결과, 토크 제한이 종료된다.
[토크 제한의 제2 예]
다음에, 본 실시 형태에 관한 전동 장치에 의한 토크 제한의 제2 예를, 도 5의 (a) 내지 (c)의 타이밍 차트를 참조하여 설명한다. 도 5의 (a)는 엔진 지령 토크의 변화, 도 5의 (b)는 차량 구동력의 변화, 도 5의 (c)는 추가 전력의 변화의 모습을 도시한다.
도 4의 (a) 내지 (d)에 도시한 타이밍 차트와 달리, 도 5의 (a) 내지 (c)의 타이밍 차트에서는, 보조 기기 부족 전력 Pw가 0은 아닌 경우를 나타내고 있다. 도 4의 (c)에 도시한 엔진 지령 토크의 변화와 비교하여, 도 5의 (a)에 도시한 엔진 지령 토크의 변화는, 시각 t4까지의 모습은 동일하지만, 시각 t4에 있어서 토크 제한이 해제된 후의 모습이 다르다. 보조 기기 부족 전력 Pw가 0이 아닌 경우, 보조 기기에 있어서 부족한 전력을 엔진(1)에 의해 보충할 것이 요구되기 때문에, 엔진(1)에 대한 지령 토크 Tc를, 요구 토크 Ttg보다도 ΔTp만큼 큰 값인 요구 토크 Tap로까지 증가시킬 필요가 있다.
만약 토크 Tc를 제한값 Tcr로부터 요구 토크 Ttg까지 증가시키는 경우(ΔTcr씩 증가시키는 경우)와는 달리, 지령 토크 Tc를 요구 토크 Ttg로부터 요구 토크 Tap까지 증가시키는 경우에는, 급격하게 증대시켜도 문제가 발생하지 않는다. 엔진(1)이 발생시키는 구동력의 변화가 차량의 탑승원이 느끼는 가속감에 영향을 미칠 수 있는 기간은, 시각 t4에서 종료되어 있고, 시각 t4 이후의 지령 토크 Tc의 변화는, 구동 모터(6)의 차량 구동력 FD를 변화시키는 일은 없다(도 5의 (b)). 시각 t4 이후의 지령 토크 Tc의 변화는, 발전기(4)에 의해 발전되는 전력으로부터 구동 모터(6)에 공급되는 전력을 차감한, 추가 전력 Ps의 변화에 영향을 주기 때문이다.
도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 시각 t4 직후, 추가 전력 Ps는 ΔP1만큼 증가되어 있다. 그 결과, 발전기(4)는, 요구 전력 Pd에 더하여, 보조 기기 부족 전력 Pw를 보충하는 것이 가능해진다. 도 5의 (c)에 있어서, 「ΔP1=Pw」이다.
[실시 형태의 효과]
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 엔진(1)(내연 기관)을 「비연소 모드」로부터 「연소 모드」로 천이시키는 기간 중, 엔진(1)에 접속된 발전기(4)(제1 전동기)에 의해 엔진(1)의 엔진 회전수 Nr을 소정 회전 영역의 회전수에 있는 목표 회전수 Ntg로까지 저하시키는 기간에 있어서, 「연소 모드」의 엔진(1)의 소정 회전 영역에서의 요구 토크 Ttg보다도, 엔진(1)이 발생시키는 토크(지령 토크 Tc)를 낮게 하는 토크 제한을 행한다. 이에 의해, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하여 모터의 토크에 의해 소정 회전수 영역으로까지 저하시켰을 때 발생하는 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음을 저감할 수 있다. 또한 이음의 저감에 의해, 차량의 탑승원이 느끼는 위화감을 저감할 수 있다.
또한 엔진(1)(내연 기관)을 「비연소 모드」로부터 「연소 모드」로 천이시키는 기간 중에는, 「연소 모드」에 있는 엔진(1)의 엔진 토크가, 소정 회전 영역에서의 요구 토크 Ttg로 증가될 때까지의 기간이다. 즉, 당해 천이 기간 중에 요구 토크 Ttg보다도 엔진(1)이 발생시키는 토크(지령 토크 Tc)를 낮게 하는 토크 제한은, 증가 중인 엔진 토크를 제한하는 것이며, 엔진 토크의 감소를 수반하지 않는다. 이에 반해, 소정 회전 영역에서의 요구 토크 Ttg에 도달한 후에, 엔진(1)이 발생시키는 토크를 낮게 제한하는 경우에는, 엔진 토크가 크게 증감된다. 즉 당해 천이 기간 중의 토크 제한은 엔진 토크의 감소를 수반하지 않음으로써 구동력 변화가 적기 때문에, 위화감없이 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 「연소 모드」의 엔진(1)의 회전수 하강 레이트 Rdown(회전수 저하 속도)보다도, 토크 제한을 실시할 때의 엔진(1)의 회전수 하강 레이트 Rdown을 크게 하는 것이어도 된다. 이에 의해, 엔진 회전수 Nr을 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간을 짧게 할 수 있어, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하였을 때 발생하는 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음의 계속 시간을 짧게 할 수 있다. 그 결과, 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음을 저감하여, 차량의 탑승원이 느끼는 위화감을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 「연소 모드」의 엔진(1)의 회전수 하강 레이트 Rdown(회전수 저하 속도)보다도, 토크 제한을 실시할 때의 엔진(1)의 회전수 하강 레이트 Rdown을 작게 하는 것이어도 된다. 이에 의해, 엔진 회전수 Nr을 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간에 있어서, 매끄럽게 엔진 회전수 Nr이 변화됨으로써, 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음의 음량을 낮출 수 있다. 그 결과, 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음을 저감하여, 차량의 탑승원이 느끼는 위화감을 저감할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 엔진 회전수 Nr과 목표 회전수 Ntg의 차가 소정값 ΔNe를 하회한 경우에, 토크 제한을 해제하여, 엔진(1)이 발생시키는 토크를 엔진(1)에 대한 요구 토크까지 증가시키는 것이어도 된다. 이에 의해, 이음을 저감하기 위한 토크 제한을 개시한 후에 엔진(1)의 상태가 변화되어, 엔진(1)의 토크 제한을 행할 필요가 없는 상태에 도달한 것을 판정할 수 있다. 그 결과, 토크 제한을 해제하여, 엔진(1)에 대한 요구 토크를 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 토크 제한을 해제한 후, 엔진(1)이 발생시키는 토크가 요구 토크 Ttg(소정 토크 역치)까지 증가될 때까지의 동안, 엔진(1)이 발생시키는 토크의 증가 속도가 소정값 ΔTcr(소정 제한값)을 초과하지 않도록 제한하는 것이어도 된다. 이에 의해, 토크 제한을 해제한 후에, 엔진(1)이 발생시키는 토크가 급격하게 증가되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 구동 모터(6)가 발생시키는 차량 구동력 FD의 변동을 통해, 차량의 탑승원이 느끼는 가속감이 변동되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치에 있어서, 소정 토크 역치로서, 차량의 구동을 위해 필요한 요구 전력 Pd를 발전기(4)에서 발생시키기 위해 엔진(1)이 발생시키는 토크를 설정하는 것이어도 된다. 또한, 차량의 구동을 위해 필요한 요구 전력 Pd로서, 차량을 구동하기 위해 필요한 토크를 구동 모터(6)(제2 전동기)에서 발생시키기 위해 필요한 전력으로부터, 차량에 탑재된 배터리로부터 공급 가능한 전력 Pb를 차감한 전력을 설정하는 것이어도 된다. 이들 설정에 의해, 토크 제한을 해제한 후에, 엔진(1)이 발생시키는 토크가 급격하게 증가되는 것을 방지하는 기간을, 발전기(4)가 발생시키는 전력이 요구 전력 Pd까지 증가되는 기간으로 제한할 수 있다. 그 결과, 발전기(4)가 발생시키는 전력이 요구 전력 Pd까지 증가된 후에, 엔진(1)이 발생시키는 토크를 급증시키는 것이 가능해져, 차량의 탑승원이 느끼는 가속감의 변동을 억제하면서, 바로, 발전기(4)가 보조 기기 부족 전력 Pw(배터리(5)의 충전이나 차량에 탑재된 보조 기기의 구동을 위해 필요한 전력으로부터, 배터리(5)로부터 보조 기기에 공급 가능한 전력을 차감한 전력)를 공급할 수 있다. 발전기(4)가 보조 기기 부족 전력 Pw를 공급함으로써, 배터리의 충전이나, 보조 기기의 구동을, 빠르게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 전동 장치 제어 방법 및 전동 장치는, 차량이 감속으로부터 가속으로 천이하는 경우에, 토크 제한을 실시하는 것이어도 된다. 차량의 감속 시에 행해지는 모터링 제어로부터, 가속 시의 파이어링 제어로 천이하여, 엔진(1)이 「비연소 모드」로부터 「연소 모드」로 이행하기 때문에, 토크 제한을 실행하는 타이밍을 보다 정확하게 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 모터링 제어로부터 파이어링 제어로 천이하였을 때 발생하는 엔진(1)의 흡기계로부터의 이음을 저감할 수 있다. 또한 이음의 저감에 의해, 차량의 탑승원이 느끼는 위화감을 저감할 수 있다.
이상, 실시 형태에 따라 본 발명의 내용을 설명하였지만, 본 발명은 이들 기재에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형 및 개량이 가능한 것은, 당업자에게는 자명하다. 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이라고 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
본 발명은 여기에서는 기재하고 있지 않은 다양한 실시 형태 등을 포함하는 것은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기 설명으로부터 타당한 청구범위에 관한 발명 특정 사항에 의해서만 정해지는 것이다.
상술한 각 실시 형태에서 나타낸 각 기능은, 하나 또는 복수의 처리 회로에 의해 실장될 수 있다. 처리 회로는, 전기 회로를 포함하는 처리 장치 등의 프로그램된 처리 장치를 포함한다. 처리 장치는, 또한, 실시 형태에 기재된 기능을 실행하도록 어레인지된 특정 용도용 집적 회로(ASIC)나 종래형 회로 부품과 같은 장치를 포함한다.
1: 엔진
4: 발전기
5: 배터리
6: 구동 모터
7: 차륜
14: 차량 컨트롤러
16: 기어
17: 모드 스위치
18: 셀렉트 레버
19: 브레이크 센서
20: 액셀러레이터 포지션 센서
21: 엔진 상태 센서
23: 엔진 연소 모드 판정부
25: 토크 상한 설정부
27: 회전수 변화율 설정부
31: 요구값 결정부
33: 명령값 결정부

Claims (9)

  1. 내연 기관과, 상기 내연 기관에 접속된 제1 전동기를 구비한 전동 장치에 있어서,
    상기 내연 기관을 비연소 모드로부터 연소 모드로 천이시키고, 상기 제1 전동기에 의해 상기 내연 기관의 회전수를 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간에 있어서,
    상기 연소 모드의 상기 내연 기관에 대한 상기 소정 회전 영역에서의 요구 토크보다도, 상기 내연 기관이 발생시키는 토크를 낮게 하는 토크 제한을 실시하는 전동 장치 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연소 모드의 상기 내연 기관의 회전수 저하 속도보다도, 상기 토크 제한을 실시할 때의 상기 내연 기관의 회전수 저하 속도를 크게 하는 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연소 모드의 상기 내연 기관의 회전수 저하 속도보다도, 상기 토크 제한을 실시할 때의 상기 내연 기관의 회전수 저하 속도를 작게 하는 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내연 기관의 회전수와 상기 소정 회전 영역에 있는 목표 회전수의 차가 소정값을 하회한 경우에, 상기 토크 제한을 해제하고, 상기 내연 기관이 발생시키는 토크를 상기 요구 토크까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 토크 제한을 해제한 후, 상기 내연 기관이 발생시키는 토크가 소정 토크 역치까지 증가될 때까지의 동안, 상기 내연 기관이 발생시키는 토크의 증가 속도가 소정 제한값을 초과하지 않도록 제한하는 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정 토크 역치는, 상기 전동 장치가 탑재된 차량의 구동을 위해 필요한 요구 전력을 상기 제1 전동기에서 발생시키기 위해 상기 내연 기관이 발생시키는 토크인 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 요구 전력은, 상기 차량을 구동하기 위해 필요한 토크를 제2 전동기에서 발생시키기 위해 필요한 전력으로부터, 상기 차량에 탑재된 배터리로부터 공급 가능한 전력을 차감한 전력인 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전동 장치가 탑재된 차량이 감속으로부터 가속으로 천이하는 경우에, 상기 토크 제한을 실시하는 것을 특징으로 하는 전동 장치 제어 방법.
  9. 내연 기관과, 상기 내연 기관에 접속된 제1 전동기를 구비한 전동 장치이며,
    상기 내연 기관을 비연소 모드로부터 연소 모드로 천이시키고, 상기 제1 전동기에 의해 상기 내연 기관의 회전수를 소정 회전 영역의 회전수까지 저하시키는 기간에 있어서,
    상기 연소 모드의 상기 내연 기관에 대한 상기 소정 회전 영역에서의 요구 토크보다도, 상기 내연 기관이 발생시키는 토크를 낮게 하는 토크 제한을 실행하는 제어 회로를 구비하는 전동 장치.
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