JP2007246009A - Controller for hybrid electric car - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハイブリッド電気自動車の制御装置に関し、特にエンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a hybrid electric vehicle, and more particularly to a control device for a hybrid electric vehicle capable of transmitting an engine driving force and an electric motor driving force to driving wheels of a vehicle.
従来より、エンジンと電動機とを車両に搭載し、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とをそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能とした、いわゆるパラレル型ハイブリッド電気自動車が開発され実用化されている。
このようなパラレル型ハイブリッド電気自動車として、エンジンと自動変速機とを機械的に断接するクラッチを設け、このクラッチの出力軸と自動変速機の入力軸との間に電動機の回転軸を連結したものが、例えば特許文献1によって提案されている。
Conventionally, a so-called parallel type hybrid electric vehicle has been developed and put into practical use in which an engine and an electric motor are mounted on a vehicle and the driving force of the engine and the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, respectively.
As such a parallel type hybrid electric vehicle, a clutch for mechanically connecting and disconnecting an engine and an automatic transmission is provided, and a rotating shaft of an electric motor is connected between an output shaft of the clutch and an input shaft of the automatic transmission. For example,
特許文献1に示されるようなハイブリッド電気自動車においては、車両発進時にはクラッチを切断してバッテリからの電力供給により電動機をモータ作動させ、電動機の駆動力のみで車両を発進させる一方、発進後の車両走行時にはクラッチを接続してエンジンの駆動力と電動機の駆動力とが変速機を介して駆動輪に伝達可能となる。
このようにしてクラッチを接続した状態で車両が走行しているときには、車両の走行に必要なトルクをエンジンと電動機とに適切に配分し、電動機をモータ作動させて駆動力を補助し、車両減速時には電動機を発電機作動させて回生制動力を発生させ、制動エネルギを電力に変換してバッテリを充電するようにしている。
In a hybrid electric vehicle as disclosed in
When the vehicle is traveling with the clutch connected in this manner, the torque necessary for traveling the vehicle is appropriately distributed to the engine and the electric motor, the motor is operated to assist the driving force, and the vehicle is decelerated. Sometimes, the electric motor is operated to generate a regenerative braking force, and the battery is charged by converting the braking energy into electric power.
また、このようなハイブリッド電気自動車において、バッテリの充電率(以下SOCという)が低下しすぎた場合には、バッテリの過放電を防止するため電動機を発電機作動させることにより、バッテリを強制充電してSOCを回復させている。逆に、SOCが上昇しすぎた場合には、バッテリの過充電を防止するため電動機をモータ作動させると共に、電動機側のトルク配分を増大させることにより、バッテリを強制放電させてSOCを適正値まで低下させるようにしている。
ところが、このように強制充電や強制放電が行われる程度の範囲までSOCの変動を許容するとバッテリの劣化が促進されてしまうという問題がある。
また、一般的にエンジンは中回転領域(例えば700〜2000rpm)において高トルクを出力させた状態で運転すると、NOx排出量が増大する傾向がある。
しかしながら、上記特許文献1のハイブリッド電気自動車のように単に車両の運転状態に応じてエンジンと電動機とのトルク配分を制御するようにした場合、バッテリのSOCの変動範囲については全く考慮されておらず、SOCの変動範囲の拡大によるバッテリの劣化を抑制することが困難であった。また、単に車両の運転状態に応じてエンジンと電動機とのトルク配分を行うことにより、中回転領域においてエンジンの出力トルクを高トルクとした運転状態となることがあり、このような運転状態が継続した場合にはエンジンからのNOx排出量が増大してしまうという問題がある。
However, there is a problem in that deterioration of the battery is promoted if the variation of the SOC is allowed to the extent that forced charging and forced discharging are performed in this way.
In general, when an engine is operated in a state where a high torque is output in a middle rotation region (for example, 700 to 2000 rpm), the NOx emission amount tends to increase.
However, when the torque distribution between the engine and the electric motor is simply controlled according to the driving state of the vehicle as in the hybrid electric vehicle of
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両の良好な運転性能や排ガス性能を維持しながらバッテリのSOCの変動を抑えてバッテリの劣化を抑制することができるようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to suppress battery deterioration by suppressing fluctuations in the SOC of the battery while maintaining good driving performance and exhaust gas performance of the vehicle. An object of the present invention is to provide a control apparatus for a hybrid electric vehicle that can be used.
上記の目的を達成するため、本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置は、エンジンの駆動力と電動機の駆動力とがそれぞれ車両の駆動輪に伝達可能であって、上記車両の運転状態に応じて求めた要求駆動トルクに基づき、上記エンジン及び上記電動機を制御するようにしたハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機がモータとして作動するときに上記電動機に電力を供給し、上記電動機が発電機として作動するときに上記電動機の発電電力が充電されるバッテリと、上記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、上記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、上記回転数検出手段によって検出された上記電動機の回転数と上記要求トルクとに基づいて定まる出力領域に従い、上記要求トルクを上記エンジンと上記電動機とに配分し、配分されたそれぞれのトルクに応じて上記エンジンと上記電動機とを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が所定充電率範囲内にある第1の場合には、上記エンジンの出力トルクをそのときの上記エンジンの回転数における上記エンジンの最大出力トルクより小さい所定の許容トルクに制限すると共にエンジンの出力トルクが要求トルクに対して不足するときにはその不足分を上記電動機の出力トルクとするように上記出力領域を定め、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が上記所定充電率範囲より低い第2の場合には、上記出力領域のうち上記電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より縮小する一方、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が上記所定充電率範囲より高い第3の場合には、上記出力領域のうち上記電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より拡大することを特徴とする(請求項1)。 In order to achieve the above object, the hybrid electric vehicle control device of the present invention is capable of transmitting the driving force of the engine and the driving force of the electric motor to the driving wheels of the vehicle, respectively, according to the driving state of the vehicle. In a control apparatus for a hybrid electric vehicle configured to control the engine and the electric motor based on the required drive torque obtained, when the electric motor operates as a motor, electric power is supplied to the electric motor, and the electric motor serves as a generator. A battery in which the electric power generated by the motor is charged when operating, a charge rate detection means for detecting a charge rate of the battery, a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the motor, and the rotation speed detection means. The required torque is increased with the engine according to an output range determined based on the detected rotation speed of the motor and the required torque. And a control means for controlling the engine and the electric motor in accordance with each of the distributed torques, the control means having the charge rate detected by the charge rate detection means as a predetermined charge. In the first case within the rate range, the engine output torque is limited to a predetermined allowable torque smaller than the maximum engine output torque at the engine speed at that time, and the engine output torque is the required torque. In the second case, the output region is set so that the shortage is the output torque of the electric motor, and the charge rate detected by the charge rate detection means is lower than the predetermined charge rate range. In the output region, the region in which torque is distributed to the motor is reduced more than in the first case, while the charging rate detection means is used. In the third case where the detected charging rate is higher than the predetermined charging rate range, a region in which torque is distributed to the electric motor in the output region is expanded as compared to the first case ( Claim 1).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、制御手段は回転数検出手段によって検出された電動機の回転数と車両の運転状態に応じて求めた要求駆動トルクとに基づいて定まる出力領域に従い、要求トルクをエンジンと電動機とに配分し、配分されたそれぞれのトルクに応じてエンジンと電動機とを制御する。
このとき、充電率検出手段によって検出されたバッテリの充電率が所定充電率範囲内にある第1の場合には、エンジンの出力トルクをそのときのエンジンの回転数におけるエンジンの最大出力トルクより小さい所定の許容トルクに制限すると共にエンジンの出力トルクが要求トルクに対して不足するときにはその不足分を電動機の出力トルクとする。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, the control means outputs based on the rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detection means and the required drive torque obtained in accordance with the driving state of the vehicle. According to the region, the required torque is distributed to the engine and the electric motor, and the engine and the electric motor are controlled according to the allocated torque.
At this time, in the first case where the charging rate of the battery detected by the charging rate detection means is within the predetermined charging rate range, the engine output torque is smaller than the maximum engine output torque at the engine speed at that time. The engine torque is limited to a predetermined allowable torque, and when the output torque of the engine is insufficient with respect to the required torque, the shortage is set as the output torque of the electric motor.
また、充電率検出手段によって検出されたバッテリの充電率が上記所定充電率範囲より低い第2の場合には、上記出力領域のうち電動機にトルクが配分される領域を第1の場合より縮小することにより、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が第1の場合より減少する。
一方、充電率検出手段によって検出されたバッテリの充電率が上記所定充電率範囲より高い第3の場合には、上記出力領域のうち電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より拡大することにより、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が第1の場合より増大する。
Further, in the second case where the charging rate of the battery detected by the charging rate detecting means is lower than the predetermined charging rate range, the region where the torque is distributed to the motor in the output region is reduced as compared with the first case. Thereby, the energy consumption from the battery by an electric motor reduces from the 1st case.
On the other hand, in the third case where the charging rate of the battery detected by the charging rate detecting means is higher than the predetermined charging rate range, the region where the torque is distributed to the motor in the output region is expanded as compared with the first case. As a result, the amount of energy consumed from the battery by the electric motor increases compared to the first case.
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記エンジンの排気中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、上記フィルタに捕集されて堆積したパティキュレートを焼却して上記フィルタを再生する再生手段とを更に備え、上記制御手段は、上記第1の場合に、上記再生手段によって上記フィルタの再生が行われるときには、上記フィルタの再生が行われないときに比べ、上記エンジンの低回転領域で上記許容トルクが増大すると共に、上記エンジンの高回転領域で上記許容トルクが減少するように上記出力領域を定めることを特徴とする(請求項2)。 Further, in the hybrid electric vehicle control apparatus, a filter for collecting particulates contained in the exhaust of the engine, and a regeneration means for regenerating the filter by incinerating the particulates collected and accumulated in the filter The control means, in the first case, when the regeneration of the filter is performed by the regeneration means, compared with a case where the regeneration of the filter is not performed, in the low rotation region of the engine. The output region is determined so that the allowable torque increases and the allowable torque decreases in a high rotation region of the engine (claim 2).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、制御手段は、上記第1の場合に要求トルクを配分する際、再生手段によってフィルタの再生が行われる場合には、フィルタの再生が行われない場合に比べ、エンジンの低回転領域で許容トルクを増大させると共に、エンジンの高回転領域で許容トルクを減少させる。
これにより上記第1の場合のエンジンの出力トルクは、フィルタの再生が行われる場合の方が、フィルタの再生が行われない場合よりも、エンジンの低回転領域でより大きくすることができると共にエンジンの高回転領域ではより小さく制限される。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the control means distributes the required torque in the first case, when the regeneration of the filter is performed by the regeneration means, the regeneration of the filter is not performed. The allowable torque is increased in the low engine speed range and the allowable torque is decreased in the high engine speed range as compared with the case where the engine is not performed.
As a result, the output torque of the engine in the first case can be increased in the low engine rotation region when the filter is regenerated and when the filter is not regenerated. In the high rotation region, the limit is smaller.
更に、このようなハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記第3の場合に、上記フィルタの再生を行わないときには上記電動機の出力トルクを先に決定して残りを上記エンジンの出力トルクとする一方、上記フィルタの再生を行うときには上記エンジンの出力トルクを先に決定して残りを上記電動機の出力トルクとするように上記出力領域を定めることを特徴とする(請求項3)。 Further, in such a control apparatus for a hybrid electric vehicle, in the third case, when the filter is not regenerated, the control means determines the output torque of the motor first and uses the rest as the output of the engine. On the other hand, when the regeneration of the filter is performed, the output region is determined so that the output torque of the engine is determined first and the rest is set as the output torque of the electric motor (claim 3).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、制御手段は、上記第3の場合に要求トルクを配分する際、フィルタの再生を行わないときには電動機の出力トルクを先に決定し、電動機の出力トルクが要求トルクに対して不足する場合には残りをエンジンの出力トルクとする。一方、フィルタの再生を行うときにはエンジンの出力トルクを先に決定し、エンジンの出力が要求トルクに対して不足する場合には残りを電動機の出力トルクとする。 According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle configured as described above, the control means determines the output torque of the electric motor first when the required torque is distributed in the third case and the filter is not regenerated. When the output torque of the motor is insufficient with respect to the required torque, the rest is set as the engine output torque. On the other hand, when the filter is regenerated, the output torque of the engine is determined first, and when the output of the engine is insufficient with respect to the required torque, the remaining is set as the output torque of the motor.
また具体的には、このようなハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記第3の場合で上記フィルタの再生が行われるときの上記出力領域が、上記第1の場合で上記フィルタの再生が行われるときの上記出力領域と同じであることを特徴とする(請求項4)。
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第3の場合で上記フィルタの再生が行われるときと、上記第1の場合で上記フィルタの再生が行われるときとで、同じ出力領域に基づきエンジンと電動機とにトルクが配分される。
More specifically, in such a control apparatus for a hybrid electric vehicle, the output area when the filter is regenerated in the third case is regenerated, and the filter is regenerated in the first case. It is the same as the output area at the time (claim 4).
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, the same is true when the filter is regenerated in the third case and when the filter is regenerated in the first case. Torque is distributed to the engine and the electric motor based on the output region.
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記第2の場合に、上記エンジンの出力トルクをそのときの上記エンジンの回転数における上記エンジンの最大出力トルクまで許容し、エンジンの出力トルクが上記要求トルクに対して不足するときにはその不足分を上記電動機の出力トルクとするように上記出力領域を定めることを特徴とする(請求項5)。 In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, in the second case, the control means allows the output torque of the engine up to the maximum output torque of the engine at the engine speed at that time. When the output torque is insufficient with respect to the required torque, the output region is defined so that the shortage is the output torque of the electric motor.
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、制御手段は、上記第2の場合に要求トルクを配分する際、エンジンの出力トルクをそのときのエンジンの回転数におけるエンジンの最大出力トルクまで許容し、エンジンの出力トルクが上記要求トルクに対して不足するときにはその不足分を上記電動機の出力トルクとする。このようにすることにより、出力領域のうちエンジンにトルクが配分される領域が上記第1の場合より拡大し、その結果として電動機にトルクが配分される領域が第1の場合より縮小する。 According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the control means distributes the required torque in the second case, the engine output torque is set to the maximum output of the engine at the engine speed at that time. Torque is allowed, and when the engine output torque is insufficient with respect to the required torque, the shortage is set as the output torque of the electric motor. By doing in this way, the area | region where torque is allocated to an engine among output area | regions expands rather than the said 1st case, As a result, the area | region where torque is allocated to an electric motor becomes smaller than the 1st case.
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機から上記駆動輪への駆動力の伝達を維持した状態で上記エンジンから上記駆動輪への駆動力の伝達を切断可能なクラッチを更に備え、上記制御手段は、上記第3の場合に、上記電動機の出力トルクをそのときの上記電動機の回転数において上記電動機が出力可能な最大トルクまで許容し、上記要求トルクが上記最大トルク以下のときには上記クラッチを切断して上記電動機の出力トルクを上記要求トルクとする一方、上記最大トルクが上記要求トルクに対して不足するときには上記クラッチを接続して上記電動機の出力トルクを上記要求トルクとすると共にその不足分を上記エンジンの出力トルクとするように上記出力領域を定めることを特徴とする(請求項6)。 The control device for the hybrid electric vehicle further includes a clutch capable of disconnecting the transmission of the driving force from the engine to the driving wheel while maintaining the transmission of the driving force from the electric motor to the driving wheel. In the third case, the control means permits the output torque of the electric motor to the maximum torque that can be output by the electric motor at the rotation speed of the electric motor at that time, and when the required torque is less than the maximum torque, the control means And when the maximum torque is insufficient with respect to the required torque, the clutch is connected to make the output torque of the electric motor the required torque and the lack thereof. The output region is determined so that the minute is the output torque of the engine (claim 6).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、制御手段は、上記第3の場合に要求トルクを配分する際、電動機の出力トルクをそのときの電動機の回転数において出力可能な最大トルクまで許容し、要求トルクが最大トルク以下のときにはクラッチを切断して電動機のみで要求トルクを出力するように電動機を制御する。この結果、要求トルクが上記最大トルク以下である間はクラッチが切断され、電動機のみで要求トルクが出力される。 According to the hybrid electric vehicle control device configured as described above, when the control means distributes the required torque in the third case, the maximum output torque of the motor can be output at the rotation speed of the motor at that time. Torque is allowed, and when the required torque is below the maximum torque, the motor is controlled so that the clutch is disconnected and the required torque is output only by the electric motor. As a result, the clutch is disengaged while the required torque is equal to or less than the maximum torque, and the required torque is output only by the electric motor.
一方、制御手段は上記第3の場合に要求トルクを配分する際、電動機の出力トルクを最大トルクとしても要求トルクに対して不足するときにはクラッチを接続すると共にその不足分をエンジンの出力トルクとしてエンジンを制御する。この結果、最大トルクとされた電動機の出力トルクと、クラッチを介して伝達されるエンジンの出力トルクの合計が要求トルクとなる。 On the other hand, when allocating the required torque in the third case, the control means connects the clutch when the output torque of the motor is the maximum torque but is insufficient with respect to the required torque, and uses the shortage as the engine output torque. To control. As a result, the sum of the output torque of the electric motor set to the maximum torque and the output torque of the engine transmitted via the clutch becomes the required torque.
また、上記ハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記制御手段は、上記第1乃至第3の場合のいずれの場合であっても上記車両の発進の際には、上記電動機の出力トルクを先に決定して残りを上記エンジンの出力トルクとし、上記電動機の出力をそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な最大トルクまで許容するように上記出力領域を定めることを特徴とする(請求項7)。 In the control apparatus for a hybrid electric vehicle, the control means determines the output torque of the electric motor first when the vehicle starts in any of the first to third cases. The remaining output is the output torque of the engine, and the output region is determined so as to allow the output of the electric motor up to the maximum torque that can be output from the electric motor at the rotation speed of the electric motor at that time. Item 7).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第1乃至第3の場合のいずれの場合であっても車両の発進の際に要求トルクを配分するときは、電動機の出力トルクを先に決定して残りをエンジンの出力トルクとし、電動機の出力をそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な最大トルクまで許容する。
また具体的には、このようなハイブリッド電気自動車の制御装置において、上記電動機から上記駆動輪への駆動力の伝達を維持した状態で上記エンジンから上記駆動輪への駆動力の伝達を切断可能なクラッチを更に備え、上記制御手段は、上記車両の発進の際に、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な最大トルク以下のときには上記クラッチを切断状態として上記電動機が上記要求トルクを出力するように上記電動機を制御する一方、上記要求トルクが上記最大トルクより大きいときには上記電動機の出力トルクと上記クラッチから出力されるトルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記クラッチの接続状態と上記エンジン及び上記電動機の出力トルクとを制御することを特徴とする(請求項8)。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the required torque is distributed at the start of the vehicle in any of the first to third cases, the output torque of the motor Is determined first, and the remainder is set as the output torque of the engine, and the output of the motor is allowed up to the maximum torque that can be output from the motor at the rotation speed of the motor at that time.
More specifically, in such a hybrid electric vehicle control device, the transmission of the driving force from the engine to the driving wheel can be cut off while the transmission of the driving force from the electric motor to the driving wheel is maintained. The control means further includes a clutch that disengages the clutch when the required torque is equal to or less than a maximum torque that can be output from the motor at a rotational speed of the motor at the time of starting the vehicle. Controls the electric motor to output the required torque, while when the required torque is greater than the maximum torque, the sum of the output torque of the motor and the torque output from the clutch becomes the required torque. It controls the engagement state of the clutch and the output torque of the engine and the electric motor. Section 8).
このように構成されたハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両の発進の際には、要求トルクがそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な最大トルク以下であればクラッチを切断状態として電動機が要求トルクを出力するように制御される。
一方、車両の発進の際に要求トルクが最大トルクより大きいときには、電動機の出力トルクとクラッチから出力されるトルクとの合計が要求トルクとなるようにクラッチの接続状態を制御しながらエンジン及び電動機の出力トルクとが制御される。
According to the hybrid electric vehicle control apparatus configured as described above, when the vehicle starts, the clutch is disengaged if the required torque is equal to or less than the maximum torque that can be output from the motor at the number of rotations of the motor at that time. The motor is controlled to output the required torque.
On the other hand, when the required torque is greater than the maximum torque at the start of the vehicle, the engine and motor are controlled while controlling the clutch connection state so that the sum of the output torque of the motor and the torque output from the clutch becomes the required torque. The output torque is controlled.
本発明のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、バッテリの充電率が所定充電率範囲内にある第1の場合には、エンジンの出力トルクをそのときのエンジンの回転数におけるエンジンの最大出力トルクより小さい所定の許容トルクに制限することにより、中回転領域においてNOx排出量が増大する高トルク領域を避けてエンジンを運転することが可能となり、NOx排出量の増大を防止することができる。 According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of the present invention, in the first case where the charging rate of the battery is within the predetermined charging rate range, the maximum output torque of the engine at the engine speed at that time is determined as the engine output torque. By limiting to a smaller predetermined allowable torque, the engine can be operated while avoiding a high torque region where the NOx emission amount increases in the middle rotation region, and an increase in the NOx emission amount can be prevented.
また、このときエンジンの出力トルクが要求トルクに対して不足する場合にはその不足分を電動機の出力トルクとすることにより、エンジン出力トルクの制限による車両の運転性能の低下を抑制することができる。
そして、バッテリの充電率が上記所定充電率範囲より低い第2の場合には、電動機の回転数と要求トルクとによって定まる出力領域のうち電動機にトルクが配分される領域を第1の場合より縮小することにより、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が第1の場合より減少する。この結果、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が減少し、更なる充電率の低下を抑制することができる。
Further, at this time, when the engine output torque is insufficient with respect to the required torque, the shortage is used as the output torque of the electric motor, thereby suppressing the decrease in the driving performance of the vehicle due to the limitation of the engine output torque. .
In the second case where the charging rate of the battery is lower than the predetermined charging rate range, the region where the torque is distributed to the motor is reduced compared to the first case in the output region determined by the rotation speed of the motor and the required torque. By doing so, the amount of energy consumed from the battery by the electric motor is reduced compared to the first case. As a result, the amount of energy consumed from the battery by the electric motor is reduced, and further reduction in the charging rate can be suppressed.
そして、この間に車両が減速走行して電動機による回生制動が行われれば、減速時のエネルギ回収によってバッテリの充電率を回復させ、上記所定充電率範囲内に復帰させることが可能となる。
また、バッテリの充電率が上記所定充電率範囲より高い第3の場合には、上記出力領域のうち電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より拡大することにより、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が第1の場合より増大する。この結果、電動機によるバッテリからのエネルギ消費量が増大し、更なる充電率の上昇を抑制すると共に、充電率を上記所定充電率範囲内に復帰させることが可能となる。
If the vehicle travels at a reduced speed during this time and regenerative braking is performed by the electric motor, it is possible to recover the charge rate of the battery by recovering energy during deceleration and to return it to the predetermined charge rate range.
Further, in the third case where the charging rate of the battery is higher than the predetermined charging rate range, the region where the torque is distributed to the motor in the output region is expanded from that in the first case, so that The amount of energy consumption increases from the first case. As a result, the amount of energy consumed from the battery by the electric motor increases, and further increase in the charging rate can be suppressed, and the charging rate can be returned to the predetermined charging rate range.
このように、バッテリの充電率が所定充電率範囲内にない場合には、電動機の回転数と要求トルクとによって定まる電動機のトルクの出力領域を変更し、充電率の悪化方向への更なる変動を抑制するようにしたので、充電率が大きく変動することに起因するバッテリの劣化を抑制することができる。
また、請求項2のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第1の場合に要求トルクを配分する際、再生手段によってフィルタの再生が行われる場合には、フィルタの再生が行われない場合に比べ、エンジンの低回転領域で許容トルクを増大させると共に、エンジンの高回転領域で許容トルクを減少させる。この結果、フィルタの再生が行われる場合の方が、フィルタの再生が行われない場合よりも、エンジンの低回転領域でエンジンの出力トルクを増大させることが可能となると共にエンジンの高回転領域ではエンジンの出力がより小さく制限される。
Thus, when the charging rate of the battery is not within the predetermined charging rate range, the output range of the motor torque determined by the number of rotations of the motor and the required torque is changed, and further fluctuations in the direction of deterioration of the charging rate. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the battery due to the large change in the charging rate.
According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of
このため、上記第1の場合でフィルタの再生を行う場合には、排気温度が上昇しにくいエンジンの低回転領域でエンジンの出力トルクが増大することによって、フィルタの再生に必要な排気温度まで容易に昇温することが可能となり、フィルタの再生が長引くことによる燃費悪化や、フィルタの再生不良を防止することができる。
また、上記第1の場合にはバッテリの充電率が所定充電率範囲内にあるが、このようにしてエンジンの低回転領域でエンジンの出力トルクが増大することによって電動機が消費するバッテリの電力量が減少する。一方、エンジンの高回転領域では要求トルクに占めるエンジンの出力トルクの割合が減少して電動機の出力トルクの割合が増大するので、その分だけ多くバッテリの電力を消費することになる。
For this reason, when the filter is regenerated in the first case, the engine output torque increases in the low engine speed region where the exhaust temperature does not easily rise, so that the exhaust temperature required for filter regeneration can be easily obtained. Thus, it is possible to prevent the deterioration of fuel consumption and the failure of filter regeneration due to prolonged filter regeneration.
In the first case, the battery charge rate is within the predetermined charge rate range. Thus, the amount of battery power consumed by the motor due to the increase in the engine output torque in the low engine speed range. Decrease. On the other hand, in the high engine speed region, the ratio of the engine output torque to the required torque decreases and the ratio of the motor output torque increases, so that the battery power is consumed correspondingly.
このため、エンジンの低回転領域において電動機による電力消費が減少しても、高回転域での電動機による電力消費の増大によってバッテリの充電率が上昇し過ぎるようなことがなくなり、充電率を適正な充電率範囲内に維持してバッテリの劣化を抑制することができると共に、エンジンからのNOx排出量の増大を防止することができる。
また、請求項3のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第3の場合に要求トルクを配分する際、フィルタの再生を行わないときには電動機の出力トルクを先に決定して残りをエンジンの出力トルクとする。これにより、電動機の出力トルクを優先的に設定することが可能となり、バッテリの充電率の上昇を抑制したり上記所定充電率範囲内に早期に復帰させたりすることができるような電動機の出力トルクを、エンジンの出力トルクに左右されることなく容易に得られるようになる。
For this reason, even if the electric power consumption by the electric motor decreases in the low engine speed range, the battery charging rate does not increase excessively due to the increased electric power consumption by the electric motor in the high engine speed range. While maintaining in the charge rate range, it is possible to suppress deterioration of the battery and to prevent an increase in NOx emission from the engine.
According to the control device for a hybrid electric vehicle of claim 3, when distributing the required torque in the third case, when the filter is not regenerated, the output torque of the motor is determined first, and the rest is determined by the engine. Output torque. As a result, the output torque of the electric motor can be set with priority, and the output torque of the electric motor can be controlled to prevent an increase in the charging rate of the battery or to quickly return to the predetermined charging rate range. Can be easily obtained without being influenced by the output torque of the engine.
一方、フィルタの再生を行うときにはエンジンの出力トルクを決定して残りを電動機の出力トルクとすることにより、エンジンの出力を優先的に設定することが可能となり、フィルタの再生に必要な排気温度を得ることができるようなエンジンの出力トルクを、電動機の出力トルクに左右されることなく容易に得られるようになる。
また、請求項4のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、フィルタの再生が行われるときの上記第3の場合の要求トルクの配分を、フィルタの再生が行われるときの上記第1の場合の要求トルクの配分と同じにする。このようにすることにより、フィルタの再生が行われるときに要求トルクの配分を行うためのマップや演算式などを第1の場合と第3の場合とで共有することができ、制御を効率的に行うことができると共に、マップや演算式を記憶するための記憶装置の容量を減らすことができる。
On the other hand, when the filter is regenerated, the engine output torque is determined and the remainder is used as the output torque of the motor, so that the engine output can be preferentially set, and the exhaust temperature required for filter regeneration can be set. The engine output torque that can be obtained can be easily obtained without being influenced by the output torque of the electric motor.
According to the control device for a hybrid electric vehicle of
また、請求項5のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第2の場合にはエンジンの出力トルクをそのときのエンジンの回転数におけるエンジンの最大出力トルクまで許容するようにしたので、電動機の回転数と要求トルクとによって定まるエンジンのトルクの出力領域が最大限拡大される。その結果、電動機にトルクが配分される可能性が低下すると共に、エンジンのトルクと併用する場合の電動機の出力トルクを可能な限り小さく抑えることができ、電動機によるバッテリからのエネルギ消費を最大限抑制し、バッテリの充電率の低下を効果的に抑制可能となる。 According to the hybrid electric vehicle control apparatus of the fifth aspect, in the second case, the engine output torque is allowed up to the maximum engine output torque at the engine speed at that time. The engine torque output range determined by the number of rotations and the required torque is maximized. As a result, the possibility of torque being distributed to the motor is reduced, and the output torque of the motor when used in combination with the engine torque can be kept as small as possible, and the energy consumption from the battery by the motor is minimized. In addition, it is possible to effectively suppress a decrease in the charging rate of the battery.
更に、このときエンジンの出力トルクが上記要求トルクに対して不足する場合には、その不足分を上記電動機の出力トルクとすることにより車両の走行に必要な要求トルクを確実に得ることができ、トルク不足による車両の運転性能の低下を防止することができる。
また、請求項6のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第3の場合に要求トルクがそのときの電動機の回転数において出力可能な最大トルク以下のときにはクラッチを切断して電動機のみで要求トルクを出力する。これにより、電動機の回転数と要求トルクとによって定まる電動機のトルクの出力領域が最大限拡大され、電動機によるバッテリからのエネルギ消費を最大限増大させて、バッテリの充電率の上昇を効果的に抑制することができ、充電率を上記所定充電率範囲内に復帰させることが可能となる。
Furthermore, when the output torque of the engine is insufficient with respect to the required torque at this time, the required torque required for traveling of the vehicle can be reliably obtained by setting the shortage as the output torque of the electric motor. It is possible to prevent a decrease in driving performance of the vehicle due to insufficient torque.
According to the hybrid electric vehicle control apparatus of the sixth aspect, in the third case, when the required torque is less than the maximum torque that can be output at the number of rotations of the motor at that time, the clutch is disconnected and the request is made only by the motor. Output torque. As a result, the output range of the motor torque determined by the number of revolutions of the motor and the required torque is maximized, the energy consumption from the battery by the motor is maximized, and the increase in the charging rate of the battery is effectively suppressed. The charging rate can be returned to the predetermined charging rate range.
更に、このとき電動機の出力トルクを最大トルクとしても要求トルクに対して不足するときにはクラッチを接続すると共にその不足分をエンジンから出力トルクするようにしたので、車両の走行に必要な要求トルクを確実に得ることができ、トルク不足による車両の運転性能の低下を防止することができる。
また、請求項7のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、上記第1乃至第3の場合のいずれの場合であっても車両の発進の際には、電動機の出力トルクを先に決定して残りをエンジンの出力トルクとし、電動機の出力をそのときの電動機の回転数において電動機から出力可能な最大トルクまで許容する。このようにして、低回転数領域では比較的運転効率の悪いエンジンをできるだけ使用しないようにすることにより、燃費が改善されると共に、車両発進時に電動機のトルクを積極的に使用することで車両をスムーズに発進させることができる。
In addition, even if the output torque of the motor is the maximum torque at this time, the clutch is connected and the insufficient torque is output from the engine when the required torque is insufficient. Therefore, the required torque necessary for running the vehicle is ensured. Therefore, it is possible to prevent a decrease in driving performance of the vehicle due to insufficient torque.
According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of claim 7, in any case of the first to third cases, when the vehicle starts, the output torque of the electric motor is determined first. The remaining is the engine output torque, and the output of the motor is allowed up to the maximum torque that can be output from the motor at the number of rotations of the motor at that time. In this way, by avoiding the use of an engine with relatively low driving efficiency as much as possible in the low rotation speed region, the fuel efficiency is improved and the vehicle torque is positively used when starting the vehicle. You can start smoothly.
更に、このとき要求トルクが電動機の最大トルクより大きい場合にはエンジンの出力トルクによってその不足分を補い、車両の発進に必要な要求トルクを確実に得て、トルク不足による運転フィーリングの低下を防止することができる。
また、請求項8のハイブリッド電気自動車の制御装置によれば、車両の発進の際に電動機が要求トルクを出力可能であるときにはクラッチを切断状態として電動機の駆動力のみで駆動輪を駆動するようにしたので、低回転数領域で比較的運転効率の悪いエンジンを駆動輪の駆動に使用しないことにより、燃費がより一層改善されると共に、車両発進時に電動機のトルクのみを使用することで車両をよりスムーズに発進させることができる。
Furthermore, if the required torque is larger than the maximum torque of the motor at this time, the shortage is compensated by the output torque of the engine, and the required torque necessary for starting the vehicle is obtained reliably, so that the driving feeling is reduced due to insufficient torque. Can be prevented.
According to the control apparatus for a hybrid electric vehicle of the eighth aspect, when the motor can output the required torque when the vehicle starts, the clutch is disengaged and the driving wheels are driven only by the driving force of the motor. Therefore, by not using an engine with relatively low driving efficiency in the low speed range for driving the drive wheels, the fuel consumption is further improved, and the vehicle is further improved by using only the motor torque when starting the vehicle. You can start smoothly.
更に、車両の発進の際に要求トルクが最大トルクより大きいときには、電動機の出力トルクとクラッチから出力されるトルクとの合計が要求トルクとなるようにクラッチの接続状態を制御しながらエンジン及び電動機の出力トルクとが制御されるので、車両の発進に必要な要求トルクを確実に得て、トルク不足による運転フィーリングの低下を防止することができる。 Further, when the required torque is larger than the maximum torque when the vehicle starts, the engine and motor are controlled while controlling the clutch connection state so that the sum of the output torque of the motor and the torque output from the clutch becomes the required torque. Since the output torque is controlled, it is possible to reliably obtain the required torque required for starting the vehicle and to prevent the driving feeling from being lowered due to insufficient torque.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態であるハイブリッド電気自動車1の制御装置の要部構成図である。ディーゼルエンジン(以下エンジンという)2の出力軸にはクラッチ4の入力軸が連結されており、クラッチ4の出力軸は永久磁石式同期電動機(以下電動機という)6の回転軸を介して自動変速機(以下変速機という)8の入力軸が連結されている。また、変速機8の出力軸はプロペラシャフト10、差動装置12及び駆動軸14を介して左右の駆動輪16に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a control device for a hybrid
従って、クラッチ4が接続されているときには、エンジン2の出力軸と電動機6の回転軸の両方が、変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続可能となり、クラッチ4が切断されているときには電動機6の回転軸のみが変速機8を介して駆動輪16と機械的に接続可能となる。
電動機6は、バッテリ18に蓄えられた直流電力がインバータ20によって交流電力に変換されて供給されることによりモータとして作動し、その出力トルクが変速機8によって適切な速度に変速された後に駆動輪16に伝達されるようになっている。また、車両減速時には電動機6が発電機として作動し、駆動輪16の回転による運動エネルギが変速機8を介し電動機6に伝達されて交流電力に変換されることにより回生制動力を発生する。そして、この交流電力はインバータ20によって直流電力に変換された後、バッテリ18に充電され、駆動輪16の回転による運動エネルギが電気エネルギとして回収される。
Therefore, when the
The
一方、エンジン2の出力トルクは、クラッチ4が接続されているときに電動機6の回転軸を経由して変速機8に伝達され、適切な速度に変速された後に駆動輪16に伝達されるようになっている。従って、エンジン2の出力トルクが駆動輪16に伝達されているときに電動機6がモータとして作動する場合には、エンジン2の出力トルクと電動機6の出力トルクとがそれぞれ変速機8を介して駆動輪16に伝達されることになる。即ち、車両の駆動のために駆動輪16に伝達されるべきトルクの一部がエンジン2から供給されると共に、残部が電動機6から供給される。
On the other hand, the output torque of the
また、バッテリ18の充電率(以下SOCという)が低下してバッテリ18を充電する必要があるときには、電動機6が発電機として作動すると共に、エンジン2の出力トルクの一部を用いて電動機6を駆動することにより発電が行われ、発電された交流電力をインバータ20によって直流電力に変換した後にバッテリ18に充電するようにしている。
車両ECU22(制御手段)は、車両やエンジン2の運転状態、及びエンジンECU(再生手段)24、インバータECU26並びにバッテリECU28からの情報などに応じて、クラッチ4の接続・切断制御及び変速機8の変速段切換制御を行うと共に、これらの制御状態や車両の発進、加速、減速など様々な運転状態に合わせてエンジン2や電動機6を適切に運転するための統合制御を行う。
When the charging rate (hereinafter referred to as SOC) of the
The vehicle ECU 22 (control means) controls the connection / disconnection of the
そして車両ECU22は、このような制御を行う際に、アクセルペダル30の踏込量を検出するアクセル開度センサ32や、車両の走行速度を検出する車速センサ34及び電動機6の回転数を検出する回転数センサ(回転数検出手段)36の検出結果に基づき、車両の走行に必要な要求トルクを演算し、この要求トルクから、エンジン2が発生するトルク及び電動機6が発生するトルクを設定している。
When the vehicle ECU 22 performs such control, the
なお、回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数は、クラッチ4が接続されたときにはエンジン2の回転数に一致する。
エンジンECU24は、エンジン2の始動・停止制御やアイドル制御など、エンジン2自体の運転に必要な各種制御を行うと共に、車両ECU22によって設定されたエンジン2に必要とされるトルクをエンジン2が発生するよう、エンジン2の燃料の噴射量や噴射時期などを制御する。
The rotational speed of the
The
インバータECU26は、車両ECU22によって設定された電動機6が発生すべきトルクに基づきインバータ20を制御することにより、電動機6をモータ作動または発電機作動させて運転制御する。
バッテリECU(充電率検出手段)28は、バッテリ18の温度や、バッテリ18の電圧、インバータ20とバッテリ18との間に流れる電流などを検出すると共に、これらの検出結果からバッテリ18のSOCを求め、求めたSOCを検出結果と共に車両ECU22に送っている。
The
The battery ECU (charge rate detection means) 28 detects the temperature of the
また、エンジン2の排気通路38には、エンジンの排気を浄化する排気後処理装置40が設けられており、排気後処理装置40内には酸化触媒42が配設されると共に、酸化触媒42の下流側にパティキュレートフィルタ(以下フィルタという)44が配設されている。
フィルタ44はハニカム型のセラミック担体からなり、上流側と下流側とを連通する通路が多数並設されると共に、通路の上流側開口と下流側開口とが交互に閉鎖されており、エンジン2の排気中に含まれるパティキュレートを捕集することによってエンジン2の排気を浄化している。
The
The
また、酸化触媒42はエンジン2の排気中に含まれるCO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)を酸化して浄化するほか、フィルタ44のパティキュレート堆積量が増大し、フィルタ44の再生が必要となったときに、エンジン2の排気通路38中に供給されるHCを酸化してフィルタ44に流入する排気の温度を上昇させるために設けられている。
このフィルタ44の再生のための制御はエンジンECU24によって行われ、その内容は以下の通りである。
Further, the
Control for regeneration of the
エンジンECU24は、フィルタ44前後の排気圧力差などからフィルタ44におけるパティキュレートの堆積量が所定量以上になったと判定すると、フィルタ44の再生制御を開始する。
フィルタ44の再生を行うためには、上述したように酸化触媒42で排気中のHCを酸化させて、フィルタ44に流入する排気の温度を上昇させる必要があるが、酸化触媒42でHCが酸化可能な活性温度(例えば250℃)までエンジン2の排気温度が十分上昇していない場合には、エンジン2の燃焼室への燃料の主噴射とは別に膨張行程で追加燃料噴射を行って、エンジン2の排気ポートや排気マニホールド(いずれも図示せず)内で燃料を燃焼させたり、吸入空気量を絞ったりして排気温度を上昇させる。
When the
In order to regenerate the
排気温度が酸化触媒42でHCを酸化可能な温度になると、エンジンECU24は燃料の主噴射とは別に排気行程でポスト噴射を行ったり、或いは排気通路38に燃料添加弁(図示せず)を設けている場合にはこの燃料添加弁から排気通路38内に燃料を噴射したりして排気中にHCを供給する。排気中のHCは酸化触媒42で酸化して排気の温度を上昇させ、フィルタ44に流入する排気の温度が、パティキュレートの燃焼可能な温度(例えば600℃)まで上昇することにより、フィルタ44に堆積しているパティキュレートが焼却されて、フィルタ44が再生される。
When the exhaust temperature reaches a temperature at which HC can be oxidized by the
フィルタ44内のパティキュレートが焼却されることによりフィルタ44前後の圧力差が低下すると、エンジンECU24はフィルタ44の再生が完了したものとして再生制御を終了する。
このように構成されたハイブリッド電気自動車1において、車両を走行させるために車両ECU22を中心として以下のような制御が行われる。
When the pressure difference between the front and rear of the
In the hybrid
まず、車両が停車状態にあってエンジン2が停止しており変速機8のチェンジレバー(図示せず)がニュートラル位置にあるときに、運転者がスタータスイッチ(図示せず)によってエンジン2の始動操作を行うと、車両ECU22は変速機8がニュートラル位置となって電動機6と駆動輪16との機械的な接続が遮断されていると共にクラッチ4が接続されていることを確認した後、インバータECU26に対してエンジン2の始動に必要な電動機6の出力トルクを指示すると共に、エンジンECU24にエンジン2を運転するよう指示する。
First, when the vehicle is stopped, the
インバータECU26は車両ECU22からの指示に基づき、電動機6をモータ作動させてトルクを発生させ、エンジン2をクランキングし、エンジンECU24がエンジン2への燃料の供給を開始することによりエンジン2が始動してアイドル運転を行う。
このようにしてエンジン2を始動した後、運転者がチェンジレバーをドライブ位置などに操作するとクラッチ4が切断されると共に変速機8がニュートラル状態から発進用変速段に切り換えられ、更にアクセルペダル30を踏み込むと、車両ECU22はアクセル開度センサ32によって検出されたアクセルペダル30の踏込量に応じ、車両を発進させ走行させるために変速機8に伝達すべき要求トルクを設定する。
Based on an instruction from the vehicle ECU 22, the
After the
そして、車両ECU22はこの要求トルクと電動機6の回転数とに基づきエンジン2及び電動機6に配分されるトルクが定められた出力領域を示す制御マップを予め記憶しており、この制御マップを用い、エンジン2及び電動機6が出力すべきトルクを配分して設定すると共に、必要に応じてクラッチ4及び変速機8の制御を行っている。
車両ECU22が記憶している制御マップは複数あって、バッテリECU28が検出したバッテリ18のSOCや、フィルタ44の再生の有無に応じて適宜切り換えて使用されるが、図2乃至図5にこれらの制御マップを示す。
The vehicle ECU 22 stores in advance a control map indicating an output region in which the torque distributed to the
There are a plurality of control maps stored in the vehicle ECU 22, which are used by appropriately switching depending on the SOC of the
なお、制御マップの切り換えを行う際には、一方の制御マップから他方の制御マップに直ちに切り換えるのではなく、予め定められた移行期間の間に、一方の制御マップに応じた制御量と他方の制御マップに応じた制御量との間の制御量となるように補間処理を行いながら徐々に切り換えるようにしている。
図2は、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲(例えば40〜50%)内にある場合(第1の場合)で、フィルタ44の再生が行われていないときに使用される制御マップAを示す。
When switching between control maps, it is not necessary to immediately switch from one control map to the other, but during a predetermined transition period, the control amount corresponding to one control map and the other Switching is performed gradually while performing interpolation processing so that the control amount is between the control amounts according to the control map.
FIG. 2 shows a control map A used when the SOC of the
この制御マップAは、図2に示すように電動機6の回転数と要求トルクとによってエンジン2及び電動機6のトルクの出力領域を規定するものであり、要求トルクの上限値Tmaxより下方の領域において図中の実線によりいくつかの出力領域に分割されている。制御マップのこのような構成は図3乃至図5の制御マップにおいても同様であって、出力領域の分割方法が各制御マップで相違している。
As shown in FIG. 2, the control map A defines the torque output region of the
図2の制御マップAでは回転数N1を境にして出力領域が分割されており、この回転数N1はエンジン2のアイドル回転数(例えば650rpm)とほぼ一致している。
また、図2中の一点鎖線は、各回転数において電動機6が出力可能な最大トルクTmを示している。この最大トルクTmは、電動機6を連続運転した場合に電動機6やバッテリ18がオーバヒートしない出力トルクとして、電動機6の仕様に基づき電動機6の回転数に応じて予め設定されるものであり、図2に示すように回転数N1以下の回転領域では出力領域の境界を示す実線と重複している。
In the control map A of FIG. 2, the output region is divided with the rotational speed N1 as a boundary, and the rotational speed N1 substantially coincides with the idle rotational speed (for example, 650 rpm) of the
2 indicates the maximum torque Tm that can be output by the
このような制御マップAにおいて、回転数N1以下の回転領域では、電動機6の最大トルクTmを示す曲線を境界として、出力領域がM11とE11の2つに分けられている。そして、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域M11内にある場合には、電動機6の回転数がエンジン2のアイドル回転数より低く、また電動機6のみで要求トルクを出力することが可能であることから、クラッチ4が切断されて電動機6からの出力トルクのみが変速機8に伝達されるようになっている。
In such a control map A, the output region is divided into two regions, M11 and E11, with a curve indicating the maximum torque Tm of the
また、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域E11内にある場合には、電動機6の最大トルクTmだけでは要求トルクを得ることができないため、電動機6にそのときの回転数に対応した最大トルクTmを出力させると共に、要求トルクに対して最大トルクTmが不足する分をエンジン2から供給すると共にクラッチ4を半クラッチ状態とし、エンジン2の回転数が低下してエンジンストールを起こさないようにしている。
In addition, when the point determined by the rotation speed and the required torque of the
回転数N1より高い回転領域では、出力領域がE12、M12及びE13の3つに分けられており、領域E12と領域M12との境界線は、図中に二点鎖線で示すようなエンジン2が出力可能な最大トルクTeより小さく設定された許容トルクに対応している。このような許容トルクは、一般的に高出力トルクの領域でエンジン2のNOx排出量が増大する傾向にあることから、エンジン2の出力トルクをNOx排出量の比較的少ない領域に留めるために設けられている。
In the rotation region higher than the rotation speed N1, the output region is divided into three regions E12, M12, and E13, and the boundary line between the region E12 and the region M12 is the
そして、要求トルクがこのような領域E12内にある場合には、クラッチ4を接続すると共に電動機6の出力トルクを0N・mとし、エンジン2のみで要求トルクを出力するように制御が行われる。
領域M12は領域E12に電動機6の最大トルクTmを上乗せして得られる出力領域であって、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域M12内にある場合には、クラッチ4を接続してエンジン2から許容トルクの出力トルクを出力させると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6に出力させる。
When the required torque is in such a region E12, control is performed so that the
The region M12 is an output region obtained by adding the maximum torque Tm of the
また、領域E13は、エンジン2から出力される許容トルクと電動機6から出力される最大トルクTmの合計だけでは要求トルクを得ることができない領域であり、車両の急加速や登坂時などの限られた条件のときに、このような領域E13に要求トルクが入ることがある。そして、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域E13内にある場合には、クラッチ4を接続状態とし、電動機6から最大トルクTmを出力させると共に、エンジンの出力トルクと電動機の出力トルクとの合計が要求トルクとなるようにエンジンの出力トルクを許容トルクから増大させる。
The region E13 is a region in which the required torque cannot be obtained only by the sum of the allowable torque output from the
次に図3は、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲内にある場合で、フィルタ44の再生が行われているとき、及びバッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲より大きい場合(第3の場合)で、フィルタ44の再生が行われているときに使用される制御マップBを示す。
図3中の一点鎖線は、図2の場合と同様に、各回転数において電動機6が出力可能な最大トルクTmを示しており、回転数N1以下の領域では領域の境界を示す実線と重複している。また、回転数N1以下の領域では出力領域がM21とE21との2つに分けられているが、これら領域M21及びE21は図2の制御マップAにおける領域M11及びE11と全く同一となっている。
Next, FIG. 3 shows a case where the SOC of the
The dashed-dotted line in FIG. 3 indicates the maximum torque Tm that can be output by the
回転数N1より高い回転領域では、図3に示すように出力領域がE22及びM22の2つに分けられており、領域E22と領域M22との境界がエンジン2の許容トルクに対応するものとなる。そして、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域E22内にある場合には、図2の制御マップAを使用するときの領域E12と同様に、クラッチ4を接続すると共に電動機6の出力トルクを0N・mとし、エンジン2のみで要求トルクを出力するように制御が行われる。
In the rotation region higher than the rotation speed N1, the output region is divided into two regions E22 and M22 as shown in FIG. 3, and the boundary between the region E22 and the region M22 corresponds to the allowable torque of the
また、要求トルクが領域M22内にある場合には、図2の制御マップAを使用するときの領域M12と同様に、クラッチ4を接続してエンジン2から許容トルクの出力トルクを出力させると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6に出力させる。
図3に示す二点鎖線は図2の制御マップAにおける領域E12と領域M12との境界を示すものであり、回転数N2(例えば1800rpm)よりも低い回転領域ではフィルタ44の再生を行う場合の許容トルクの方がフィルタ44の再生を行わない場合の許容トルクよりも大きくなる一方、回転数N2よりも高い回転領域ではフィルタ44の再生を行う場合の許容トルクの方がフィルタ44の再生を行わない場合の許容トルクよりも小さくなっている。
When the required torque is within the region M22, the
3 indicates the boundary between the region E12 and the region M12 in the control map A of FIG. 2, and the
即ち、回転数N1より高い回転領域ではクラッチ4が接続されており、電動機6の回転数とエンジン2の回転数とは一致することから、回転数N2より低いエンジン2の低回転領域ではフィルタ44の再生を行う場合の方がフィルタ44の再生を行わない場合よりも許容トルクが大きくなることによって、エンジン2から大きなトルクを出力可能となる。
また、回転数N2より高いエンジン2の高回転領域では、フィルタ44の再生を行う場合の方がフィルタ44の再生を行わない場合よりも許容トルクが小さくなることにより、エンジン2の出力トルクが低く抑えられる。このため、図3に示すように、その分だけ電動機6の出力トルクはフィルタ44の再生を行わない場合の方が再生を行う場合より大きくなる。
That is, the
Further, in the high engine speed range of the
なお、制御マップBでは、このようにエンジン2の低回転領域で許容トルクを増大させたことにより、回転数N1より高い領域ではエンジン2の許容トルクと電動機6の最大トルクの和が要求トルクの上限値Tmaxを上回るため、制御マップAの領域E13のような領域は不要となっている。従って、エンジン2や電動機6の特性により、エンジン2の低回転領域で許容トルクを増大させても許容トルクと電動機6の最大トルクTmとの和が要求トルクに対して不足する場合には、フィルタ44の再生を行う場合の制御マップBにも制御マップAの領域E13に相当する領域を設けるようにして、車両の運転性能を確保するようにしても良い。
In the control map B, since the allowable torque is increased in the low rotation region of the
このように、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲内にある場合、回転数N1より高い回転領域ではエンジンの出力トルクをそのときのエンジンの回転数におけるエンジンの最大出力トルクより小さい所定の許容トルクに制限すると共に、エンジンの出力トルクが要求トルクに対して不足するときにはその不足分を上記電動機の出力トルクとしている。そして、フィルタの再生が行われるときには、再生が行われないときに比べ、エンジンの低回転領域で許容トルクを増大させると共に、エンジンの高回転領域で上記許容トルクを減少させている。
As described above, when the SOC of the
図4はバッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲よりも低い場合(第2の場合)に、フィルタ44の再生が行われているか否かにかかわらず使用される制御マップCを示す。
図4中の一点鎖線は、図2及び図3の場合と同様に、各回転数において電動機6が出力可能な最大トルクTmを示しており、回転数N1以下の回転領域では領域の境界を示す実線と重複している。また、回転数N1より低い領域では出力領域がM31とE31との2つに分けられているが、これら領域M31及びE31は図2の制御マップAにおける領域M11及びE11と全く同一となっている。
FIG. 4 shows a control map C used when the SOC of the
4 indicates the maximum torque Tm that can be output by the
回転数N1より高い回転領域では、図3に示すように出力領域がE32及びM32の2つに分けられており、領域E32と領域M32との境界はそのときの回転数においてエンジン2が出力可能な最大トルクTeに対応するものとなっている。そして、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域E32内にある場合には、図2の制御マップAを使用するときの領域E12と同様に、クラッチ4を接続すると共に電動機6の出力トルクを0N・mとし、エンジン2のみで要求トルクを出力するように制御が行われる。
In the rotation range higher than the rotation speed N1, the output area is divided into two areas E32 and M32 as shown in FIG. 3, and the
また、要求トルクが領域M32内にある場合には、クラッチ4を接続してエンジン2から最大トルクTeを出力させると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6に出力させる。
このように、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲より低い場合、回転数N1より高い回転領域では、エンジン2の出力トルクを最大トルクTeまで許容することで、制御マップCにおいてエンジン2にトルクが配分される領域E32が図2の制御マップAの領域E12よりも拡大され、その結果として電動機6にトルクが配分される領域M32が図2の制御マップAの領域M12よりも縮小される。
Further, when the required torque is within the region M32, the
As described above, when the SOC of the
なお、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より低い場合には、このようにエンジン2の出力トルクを最大トルクまで許容するようにしているため、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合のようにフィルタ44の再生の要否に応じて制御マップを切り換える必要はないものとして、フィルタ44の再生の要否に関わらず共通の制御マップCを用いるようにしている。
When the SOC of the
図5はバッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲よりも高い場合(第3の場合)で、フィルタ44の再生が行われていないときに使用される制御マップDを示す。
図5の制御マップDでは、これまでに説明した他の3つの制御マップA乃至Cのように回転数N1を境界とはせず、各回転数において電動機6が出力可能な最大トルクTmを境界として、M41とE41との2つの領域に分かれている。従って、回転数N1以下の回転数領域に限れば、他の3つの制御マップA乃至Cでも電動機6が出力可能な最大トルクTmを境界としていることから、これら領域M41及びE41は図2の制御マップAにおける領域M11及びE11と全く同一のものとなる。
FIG. 5 shows a control map D used when the SOC of the
In the control map D of FIG. 5, the rotational speed N1 is not defined as a boundary as in the other three control maps A to C described so far, and the maximum torque Tm that can be output by the
また、図5の制御マップDでは、回転数N1より高い回転領域でもM41とE41との2つの領域に分かれており、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域M41内にある場合には、クラッチ4が切断されて電動機6からの出力トルクのみが変速機8に伝達されるようになっている。
一方、電動機6の回転数と要求トルクとによって定まる点が領域E41内にある場合には、電動機6の最大トルクTmだけでは要求トルクを得ることができないため、電動機6にそのときの回転数に対応した最大トルクTmを出力させると共に、クラッチ4を接続して要求トルクに対して最大トルクTmが不足する分をエンジン2から出力するようにしている。
Further, in the control map D of FIG. 5, even in the rotational region higher than the rotational speed N1, it is divided into two regions M41 and E41, and a point determined by the rotational speed of the
On the other hand, when the point determined by the rotational speed and the required torque of the
このように、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲より高い場合、回転数N1より高い回転数領域では、電動機6の出力トルクを最大トルクTmまで許容すると共に、クラッチを切断して電動機6のみで要求トルクを出力することにより、図5に示すように比較的高い回転数の領域において、電動機6にトルクが配分される領域M41が、図2の制御マップにおける領域M12よりも拡大している。
As described above, when the SOC of the
また、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲より高い場合でフィルタ44の再生が行われるときには、前述したように図3の制御マップBが使用される。フィルタ44の再生が行われない場合には図5の制御マップDが使用されることにより、電動機6の出力トルクが優先的に設定されるが、フィルタ44の再生を行うときには図3の制御マップBを使用することによりエンジン2の出力トルクを優先的に設定し、フィルタ44の再生に必要な排気温度を得ることができるようなエンジン2の出力トルクを、電動機6の出力トルクに左右されることなく容易に得られるようにしている。
Further, when the regeneration of the
更に、図3の制御マップBは、前述のように図2の制御マップAに対してエンジン2の低回転領域でエンジン2にトルクが配分される領域を拡大することにより、フィルタ44の再生に必要な排気温度を得やすくすると共に、エンジン2の低回転領域における電動機6の出力トルクの減少に伴うSOCの上昇を、エンジン2の高回転領域で電動機6にトルクが配分される領域を拡大することにより防止するようにしているので、フィルタ44の再生を行う際に適合した制御マップとなっている。
Further, the control map B of FIG. 3 is used for the regeneration of the
以上のように、回転数N1以下の領域でエンジン2及び電動機6にトルクが配分される領域は、各制御マップで全く同一となっており、回転数N1より高い回転数領域においてエンジン2及び電動機6にトルクが配分される出力領域がそれぞれの制御マップで増減する。
これらの制御マップは、車両ECU22が実行する制御マップ切換制御によって切り換えられて使用される。この制御マップ切換制御は、運転者によりスタータスイッチが操作され、車両ECU22を初めとして各ECUに電源が投入されるとスタートし、図6に示すフローチャートに従って所定の制御周期で実行される。
As described above, the regions where the torque is distributed to the
These control maps are switched and used by control map switching control executed by the vehicle ECU 22. This control map switching control is started when the starter switch is operated by the driver and power is supplied to each ECU including the vehicle ECU 22, and is executed at a predetermined control cycle according to the flowchart shown in FIG.
制御開始後の最初の制御周期でステップS1に進むと、フラグF1の値が1であるか否かを判定する。このフラグF1は値が0であることによって、その制御周期が制御開始後の最初の制御周期であることを示すものであり、スタータスイッチがオフにされて制御を終了したときにリセットされ、値が0となるようになっている。
従って、ここではステップS2に処理が進み、後のステップでバッテリ18のSOCが所定のSOC範囲内にあるか否かを判定するために使用する判定値K1及びK2の値を設定し、K1=SOC1(例えば40%)とすると共にK2=SOC2(例えば50%)としてステップS3に進む。
When the process proceeds to step S1 in the first control cycle after the start of control, it is determined whether or not the value of the flag F1 is 1. The flag F1 having a value of 0 indicates that the control cycle is the first control cycle after the start of control, and is reset when the starter switch is turned off to end the control. Becomes 0.
Accordingly, the process proceeds to step S2 here, and the determination values K1 and K2 used to determine whether or not the SOC of the
ステップS3に進むとフラグF1の値を1とし、次のステップS4ではバッテリECU28が検出したバッテリ18のSOCを読み込む。
そしてステップS5では、ステップS4で読み込んだバッテリ18のSOCが、ステップS2で設定した判定値K1より小さいか否かを判定する。
バッテリ18のSOCがステップS2で設定した判定値K1以上である場合には、ステップS6に進み判定値K1の値を再びSOC1とした後にステップS7に進んで、ステップS4で読み込んだバッテリ18のSOCが、ステップS2で設定した判定値K2より大きいか否かを判定する。
In step S3, the value of the flag F1 is set to 1. In the next step S4, the SOC of the
In step S5, it is determined whether the SOC of the
If the SOC of the
バッテリ18のSOCがステップS2で設定した判定値K2以下である場合には、判定値K1〜K2の所定SOC範囲内にあることになるが、この場合にはステップS8に進んで判定値K2の値を再びSOC2とした後にステップS9に進む。
ステップS9では、フィルタ44の再生を行っているか否かをエンジンECU24からの情報により判定し、フィルタ44の再生中ではない場合にはステップS10に進んで図2の制御マップAを選択し、フィルタ44の再生中である場合にはステップS11に進んで図3の制御マップBを選択し、今回の制御周期を終了する。
When the SOC of the
In step S9, it is determined from information from the
次の制御周期では再びステップS1から処理が開始されるが、フラグF1の値は既に1となっており、今回は直接ステップS4に処理が進む。
そして、ステップS4で現在のバッテリ18のSOCを読み込んだ後、ステップS5に進んでバッテリ18のSOCが判定値K1より小さいか否かを再び判定する。従って、各制御周期においてステップS4で読み込むバッテリ18のSOCが判定値K1〜K2の所定SOC範囲内にある限りは、フィルタ44の再生が行われない場合にステップS10で制御マップAが選択され、フィルタ44の再生が行われる場合にステップS11で制御マップBが選択されることになる。
In the next control cycle, the process starts again from step S1, but the value of the flag F1 is already 1, and this time the process proceeds directly to step S4.
Then, after the current SOC of the
一方、バッテリ18のSOCが低下し、ステップS5で判定値K1より小さいと判定した場合は、ステップS12に進んで判定値K1の値をSOC1+aとする。このaは、バッテリ18のSOCが回復して再び所定SOC範囲内に復帰する際、判定値K1としてSOC1を使用すると、バッテリ18のSOCが判定値K1近傍にあるときに制御マップの切り換えにハンチングを生じる可能性があるため、これを防止するためのヒステリシスとして設けられており、ここでは例えば2%となっている。
On the other hand, if the SOC of the
ステップS12から次のステップS13に進むと、図4の制御マップCを選択して今回の制御周期を終了する。
次の制御周期では、再びステップS1から処理が開始され、前述のようにしてステップS4で現在のバッテリ18のSOCを読み込んだ後、ステップS5に進んでバッテリ18のSOCが判定値K1より小さいか否かを再び判定する。
When proceeding from step S12 to the next step S13, the control map C of FIG. 4 is selected and the current control cycle is terminated.
In the next control cycle, the process is started again from step S1, and after reading the current SOC of the
このとき判定に使用される判定値K1は、前の制御周期のステップS12でSOC1+aとされており、各制御周期においてステップS4で読み込むバッテリ18のSOCがSOC1+a以上とならない限りは、ステップS12を経てステップS13で制御マップCが選択されることになる。
そして、バッテリ18のSOCが回復し、ステップS5でバッテリ18のSOCが判定値K1(=SOC1+a)以上であると判定すると、再びステップS6に処理が進むようになり、ステップS6では判定値K1の値をSOC1に戻す。
The determination value K1 used for the determination at this time is set to SOC1 + a in step S12 of the previous control cycle. Unless the SOC of the
Then, when the SOC of the
またバッテリ18のSOCが上昇し、ステップS6からステップS7に進んだときに、ステップS4で読み込んだバッテリ18のSOCが判定値K2より大きいと判定したときは、ステップS14に進んで判定値K2の値をSOC2−bとする。このbもステップS12で用いたaと同様の目的で使用されるものであり、バッテリ18のSOCが低下して再び所定SOC範囲内に復帰する際の制御マップの切り換えにおけるハンチングを防止するためのヒステリシスとして設けられており、ここでは例えば3%となっている。
Further, when the SOC of the
ステップS14から次のステップS15に進むと、フィルタ44の再生を行っているか否かをエンジンECU24からの情報により判定し、フィルタ44の再生中ではない場合にはステップS16に進んで図5の制御マップDを選択し、またフィルタ44の再生中である場合にはステップS11に進んで図3の制御マップBを選択し、今回の制御周期を終了する。
When the process proceeds from step S14 to the next step S15, it is determined from information from the
次の制御周期では、再びステップS1から処理が開始され、前述のようにしてステップS4で現在のバッテリ18のSOCを読み込んだ後、ステップS5に進んでバッテリ18のSOCが判定値K1より小さいか否かを再び判定する。
このとき判定に使用される判定値K1はSOC1に戻されており、各制御周期においてステップS4で読み込むバッテリ18のSOCがSOC1以上である限りは、前述のようにしてステップS6を経てステップS7に進む。
In the next control cycle, the process is started again from step S1, and after reading the current SOC of the
The determination value K1 used for determination at this time is returned to SOC1, and as long as the SOC of the
ステップS7では、ステップS4で読み込んだバッテリ18のSOCが判定値K2より大きいか否かを判定するが、このときの判定値K2は前の制御周期のステップS14でSOC2−bとされており、各制御周期においてステップS4で読み込むバッテリ18のSOCがSOC2−b以下とならない限りは、ステップS14を経てステップS15でフィルタ44の再生中であるか否かを判定した後、フィルタ44の再生中でなければステップS16で制御マップDが選択され、フィルタ44の再生中であればステップS11で制御マップBが選択されることになる。
In Step S7, it is determined whether or not the SOC of the
そして、バッテリ18のSOCが低下し、ステップS7でバッテリ18のSOCが判定値K2(=SOC2−b)以下であると判定すると、再びステップS8に処理が進むようになり、ステップS8では判定値K2の値をSOC2に戻す。
以上のようにして制御マップ切換制御を行うことにより、バッテリ18のSOCが判定値K1〜K2の所定SOC範囲内にある場合には、フィルタ44の再生が行われていなければ図2の制御マップAが選択される。
Then, when the SOC of the
By performing the control map switching control as described above, when the SOC of the
図2の制御マップAが選択された場合、車両の発進時に適用される制御領域は回転数N1より低い低回転領域となることから、アクセルペダル30の踏込量に応じて設定した要求トルクと回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数とによって定まる動作点が図2の領域M11及び領域E11のいずれにあるかでエンジン2と電動機6とのトルクの配分が異なる。
When the control map A in FIG. 2 is selected, the control region applied when the vehicle starts is a low rotation region lower than the rotation speed N1, and therefore the required torque and rotation set according to the depression amount of the
即ち、上記動作点が領域M11内にある場合には、クラッチ4を切断すると共に電動機6の出力トルクが要求トルクとなるように車両ECU22からインバータECU26に指示がなされる。
インバータECU26は、車両ECU22が設定した要求トルクに応じてインバータ20を制御し、バッテリ18の直流電力がインバータ20によって交流電力に変換されて電動機6に供給される。電動機6は交流電力が供給されることによってモータ作動して要求トルクを出力し、電動機6の出力トルクは変速機8を介して駆動輪16に伝達され、車両が発進する。
That is, when the operating point is within the region M11, the vehicle ECU 22 instructs the
The
一方、上記動作点が領域E11内にある場合には、電動機6から上限トルクTmを出力させるように車両ECU22からインバータECU26に指示がなされると共に、要求トルクに対して上限トルクTmが不足する分をエンジン2から出力するように車両ECU22からエンジンECU24に指示がなされる。
このとき、電動機6の回転数はエンジン2の回転数より低いため、車両ECU22はクラッチ4を半クラッチ状態に制御すると共に、クラッチ4から変速機8に伝達されるトルクが上記不足分に等しくなるような出力トルクをエンジン2が出力するようにエンジンECU24に指示する。
On the other hand, when the operating point is within the region E11, the vehicle ECU 22 instructs the
At this time, since the rotational speed of the
インバータECU26は、車両ECU22からの指示に従い上述のようにしてインバータ20を制御し、電動機6がモータ作動して上限トルクTmを出力する。
また、エンジンECU24は、車両ECU22から指示されたトルクをエンジン2が出力するようにエンジン2を制御し、エンジン2からの出力トルクと電動機6からの出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機8に伝達され、車両が発進する。
Further, the
このように、車両の発進時には電動機6を優先的に使用し、上限トルクTmまで出力させるようにすることで、低回転領域で比較的運転効率の悪いエンジン2の使用割合を減らしている。この結果、燃費を改善することができると共に、電動機6によって車両のスムーズな発進を行うことができる。
また、電動機6の出力トルクだけでは要求トルクを得ることができない場合には、エンジン2の出力トルクを併用して要求トルクを得るようにしたので、発進時にトルク不足となるようなことがなく、車両の良好な運転性能を確保することができる。
As described above, when the vehicle starts, the
In addition, when the required torque cannot be obtained only with the output torque of the
このようにして車両が発進加速し、走行状態になると、車両ECU22はアクセルペダル開度センサ32によって検出されたアクセルペダル30の踏込量と、車速センサ34によって検出された走行速度とに基づき車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
そして、電動機6の回転数が上昇して回転数N1より高い領域に入ると、車両ECU22は回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数と要求トルクとで定まる動作点が図2の領域E12、M12及びE13のいずれにあるかによって制御を切り換える。
When the vehicle starts and accelerates in this way and enters a traveling state, the vehicle ECU 22 determines the vehicle based on the depression amount of the
When the rotational speed of the
上記動作点が領域E12内にある場合には、車両ECU22がクラッチ4を接続し、電動機6の出力トルクを0N・mとするようインバータECU26に指示すると共に、エンジン2から要求トルクを出力するようにエンジンECU24に指示する。
インバータECU26は、インバータ20を制御し、電動機6がモータ及び発電機のいずれでも作動しない状態として出力トルクを0N・mとし、エンジンECU24はエンジン2が要求トルクを出力するようにエンジン2を制御することにより、変速機8にはエンジン2が出力した要求トルクが伝達される。
When the operating point is within the region E12, the vehicle ECU 22 connects the clutch 4, instructs the
The
また、上記動作点が領域M12内にある場合には、車両ECU22はクラッチ4を接続し、エンジン2の出力トルクが許容トルクとなるようエンジンECU24に指示すると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6が出力するようにインバータECU26に指示する。
エンジンECU24は、エンジン2の出力トルクが許容トルクとなるようにエンジン2を制御し、インバータECU26は、電動機6がモータとして作動して出力トルクが車両ECU22から指示されたトルクとなるようにインバータ20を制御することにより、変速機8にはエンジン2の出力トルクと電動機6の出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機8に伝達される。
When the operating point is within the region M12, the vehicle ECU 22 connects the clutch 4 to instruct the
The
このように電動機6の回転数がN1よりも高い領域では、エンジン2の出力トルクが許容トルク以下に制限されることによって、エンジン2はNOx排出量の比較的少ない領域で運転される。
更に、エンジン2の出力トルクが許容トルクに制限されることによって要求トルクから不足する分を電動機6の出力トルクによって補うようにしたので、変速機8には車両の走行に必要な要求トルクが伝達され、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
Thus, in the region where the rotational speed of the
Furthermore, since the output torque of the
また、上記動作点が領域E13内にある場合は、車両ECU22はクラッチ4を接続状態とし、電動機6から上限トルクTmを出力するようインバータECU26に指示すると共に、エンジン2の出力トルクと電動機6の出力トルクとの合計が要求トルクとなるような出力トルクをエンジン2が出力するようエンジンECU24に指示する。従って、エンジンECU24に指示されるエンジン2の出力トルクは許容トルクよりも大きくなる。
When the operating point is within the region E13, the vehicle ECU 22 instructs the
インバータECU26は、電動機6がモータとして作動して上限トルクTmを出力するようにインバータ20を制御し、エンジンECU24は、車両ECU22が指示した出力トルクをエンジン2が出力するようにエンジン2を制御することにより、変速機8にはエンジン2の出力トルクと電動機6の出力トルクとの合計が要求トルクとなって変速機8に伝達される。
The
このような制御を行うことにより、車両の急加速や登坂時などで一時的に大きな要求トルクが必要となった場合であっても、変速機8に要求トルクを確実に伝達することが可能となり、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
また、制御マップ切換制御により、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合で、フィルタ44の再生が行われているときには図3の制御マップBが選択される。なお、回転数N1以下の領域における制御及びそれによって得られる効果については、前述のように制御マップにおける領域の設定が同一であることから、フィルタ44の再生を行わない場合と同じであるので説明を省略する。また、車両ECU22がエンジン2及び電動機6に配分したトルクに応じてエンジンECU24及びインバータECU26が行うエンジン2及び電動機6の制御もフィルタ44の再生を行わない場合と同様にして行われるので、以下の説明では省略する。
By performing such control, it is possible to reliably transmit the required torque to the
Further, when the SOC of the
車両が発進加速して走行状態になり、車両ECU22は前述のようにして車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
そして、回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数と要求トルクとで定まる動作点が図3の制御マップBにおける領域E22内にある場合には、車両ECU22がクラッチ4を接続し、電動機6の出力トルクを0N・mとするようインバータECU26に対して指示すると共に、エンジン2から要求トルクを出力するようにエンジンECU24に対して指示する。
The vehicle starts and accelerates to enter a traveling state, and the vehicle ECU 22 sets a required torque necessary for traveling of the vehicle as described above.
When the operating point determined by the rotational speed and the required torque of the
また、上記動作点が領域M22内にある場合には、車両ECU22はクラッチ4を接続し、エンジン2の出力トルクが許容トルクとなるようエンジンECU24に指示すると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6が出力するようにインバータECU26に指示する。
このように電動機6の回転数、即ちエンジン2の回転数がN1よりも高い領域では、エンジン2の出力トルクが許容トルク以下に制限されるが、このときエンジン2の回転数がN2より低い低回転領域ではフィルタ44の再生が行われない場合よりも大きな許容トルクまでエンジン2の出力が可能となる。このため、エンジン2の排気温度が上昇し、フィルタ44の再生に必要な排気温度まで容易に昇温することが可能となって、排気温度上昇のための燃料消費量増大やフィルタ44の再生が長引くことによる燃費悪化を防止すると共に、フィルタ44の再生不良を防止することができる。
When the operating point is within the region M22, the vehicle ECU 22 connects the clutch 4 to instruct the
As described above, in the region where the rotational speed of the
また、低回転領域ではこのようにしてエンジン2の許容トルクが増大することによって電動機6の出力トルクが減少する。このため、低回転領域では電動機6によるバッテリ18の電力消費量が減少するが、エンジン2の回転数がN2より高い高回転領域ではフィルタ44の再生が行われない場合よりも小さい許容トルクにエンジン2の出力が制限されることにより、その分だけ電動機6の出力が増大して、電動機6によるバッテリ18の電力消費が増大する。
Further, in the low rotation range, the output torque of the
従って、エンジン2の低回転領域において電動機6の電力消費が減少しても、バッテリ18のSOCを適正な範囲内に維持してバッテリ18の劣化を抑制することができる。
また、この場合にもエンジン2の出力トルクが許容トルクに制限されることによって要求トルクから不足する分を電動機6の出力トルクによって補うようにしたので、変速機8には車両の走行に必要な要求トルクが伝達され、トルク不足を生じることなく車両の良好な運転性能を確保することができる。
Therefore, even if the electric power consumption of the
Also in this case, since the output torque of the
次に、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より低下した場合には、フィルタ44の再生の有無にかかわらず、前述した制御マップ切換制御によって図4の制御マップCが選択される。なお、前述したように回転数N1以下の領域における制御及びそれによって得られる効果については、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合と同じであるので説明を省略する。
Next, when the SOC of the
また、車両ECU22がエンジン2及び電動機6に配分したトルクに応じてエンジンECU24及びインバータECU26が行うエンジン2及び電動機6の制御もバッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合と同様にして行われるので、以下の説明では省略する。
車両が発進加速して走行状態になり、車両ECU22は前述のようにして車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
Control of the
The vehicle starts and accelerates to enter a traveling state, and the vehicle ECU 22 sets a required torque necessary for traveling of the vehicle as described above.
そして、回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数と要求トルクとで定まる動作点が図4の制御マップCにおける領域E32内にある場合には、車両ECU22がクラッチ4を接続し、電動機6の出力トルクを0N・mとするようインバータECU26に対して指示すると共に、エンジン2から要求トルクを出力するようにエンジンECU24に対して指示する。
When the operating point determined by the rotational speed and the required torque of the
また、上記動作点が領域M32内にある場合には、車両ECU22はクラッチ4を接続し、エンジン2の出力トルクがその回転数において出力可能な最大トルクTeとなるようエンジンECU24に指示すると共に、要求トルクに対してエンジン2の出力トルクが不足する分を電動機6が出力するようにインバータECU26に指示する。
このように、バッテリ18のSOCが上記所定SOC範囲より低い場合、回転数N1より高い回転領域では、エンジン2の出力トルクを最大トルクTeまで許容することで、制御マップCにおいてエンジン2にトルクが配分される領域E32が図2の制御マップAの領域E12よりも拡大され、その結果として電動機6にトルクが配分される領域M32が図2の制御マップAの領域M12よりも縮小される。
When the operating point is within the region M32, the vehicle ECU 22 connects the
As described above, when the SOC of the
従って、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合に比べ、電動機6によるバッテリ18からのエネルギ消費量が減少し、更なるバッテリ18のSOCの低下を抑制することができる。
また、このときエンジン2の出力トルクは最大トルクTeまで許容するようにしているため、エンジン2にトルクが配分される出力領域が最大限拡大され、電動機6の出力トルクを可能な限り小さく抑えることができる。これにより、電動機6によるバッテリ18からのエネルギ消費を最大限抑制し、バッテリ18のSOCの低下を効果的に抑制することが可能となる。
Therefore, compared with the case where the SOC of the
Further, at this time, the output torque of the
そして、この間に車両が減速走行して電動機6による回生制動が行われれば、減速時のエネルギ回収によってバッテリ18のSOCが回復し、所定SOC範囲内に復帰させることが可能となる。
なお、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より低い場合には、このようにエンジン2の出力トルクを最大トルクまで許容するようにしているため、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合のようにフィルタ44の再生の要否に応じて制御マップを切り換える必要はないものとして、フィルタ44の再生の要否に関わらず共通の制御マップCを用いてトルクの配分が行われる。
If the vehicle decelerates during this time and regenerative braking is performed by the
When the SOC of the
また、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い場合で、フィルタ44の再生が行われていないときには、制御マップ切換制御により図5の制御マップDが選択される。なお、前述したように回転数N1以下の領域における制御及びそれによって得られる効果については、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合と同じであるので説明を省略する。また、車両ECU22がエンジン2及び電動機6に配分したトルクに応じてエンジンECU24及びインバータECU26が行うエンジン2及び電動機6の制御もバッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合と同様にして行われるので、以下の説明では省略する。
When the SOC of the
車両が発進加速して走行状態になり、車両ECU22は前述のようにして車両の走行に必要な要求トルクを設定する。
そして、回転数センサ36によって検出された電動機6の回転数と要求トルクとで定まる動作点が図5の制御マップDにおける領域M41内にある場合には、クラッチ4を切断すると共に電動機6の出力トルクが要求トルクとなるように車両ECU22からインバータECU26に指示がなされる。
The vehicle starts and accelerates to enter a traveling state, and the vehicle ECU 22 sets a required torque necessary for traveling of the vehicle as described above.
When the operating point determined by the rotational speed and the required torque of the
一方、上記動作点が領域E41内にある場合には、クラッチ4を接続し、電動機6から上限トルクTmを出力させるように車両ECU22からインバータECU26に指示がなされると共に、要求トルクに対して上限トルクTmが不足する分をエンジン2から出力するように車両ECU22からエンジンECU24に指示がなされる。
このように、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い場合でフィルタ44の再生が行われていないときには、回転数N1より高い回転領域において、電動機6の出力トルクを優先的に設定して最大トルクTmまで許容することにより、図5に示すように比較的高い回転数の領域において、電動機6にトルクが配分される領域M41が、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合の図2の制御マップにおける領域M12よりも拡大する。
On the other hand, when the operating point is within the region E41, the vehicle ECU 22 instructs the
As described above, when the SOC of the
この結果、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合に比べ、電動機6によるバッテリ18からのエネルギ消費量が増大し、更なるバッテリ18のSOCの上昇を抑制すると共に、SOCを所定充電率範囲内に復帰させることが可能となる。
また、このとき電動機6の出力トルクを最大トルクTmまで許容するようにしているので、電動機6のトルクが配分される出力領域が最大限拡大され、電動機6によるバッテリ18からのエネルギ消費を最大限増大させて、バッテリ18のSOCの上昇を効果的に抑制することができ、SOCを上記所定SOC範囲内に復帰させることが可能となる。
As a result, compared with the case where the SOC of the
Further, at this time, the output torque of the
更に、電動機6の出力トルクが最大トルクTmに達しない場合であっても、上述したように電動機6の出力トルクを優先的に設定するようにしているので、エンジン2の出力トルクに左右されることなく、電動機6によりバッテリ18のエネルギを積極的に消費することが可能となり、バッテリ18のSOCの上昇を抑制することができる。
一方、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い場合で、フィルタ44の再生が行われているときには、制御マップ切換制御によって図3の制御マップBが選択される。この制御マップBはバッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合でフィルタ44の制裁が行われているときにも使用されるものであり、制御マップBに基づく車両ECU22による制御の内容は前に述べたとおりである。
Further, even when the output torque of the
On the other hand, when the SOC of
そして、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い場合でフィルタ44の再生が行われているときに制御マップBを使用することにより、エンジン2の出力トルクが優先的に設定されるので、電動機6の出力トルクに左右されることなくエンジン2の出力トルクを比較的多めに設定することが可能となり、フィルタ44の再生に必要な排気温度を得やすくなる。
Since the output torque of the
更に、図3の制御マップBは、前述のように図2の制御マップAに対してエンジン2の低回転領域でエンジン2にトルクが配分される領域を拡大することにより、フィルタ44の再生に必要な排気温度を得やすくすると共に、低回転領域での電動機6の出力トルクの減少に伴うSOCの上昇を、高回転領域で電動機6にトルクが配分される領域を拡大することにより防止するようにしている。このため、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い状態でフィルタ44の再生を行う場合に適合しており、フィルタ44の再生に必要な排気温度を容易に得られるようにしながら、バッテリ18のSOCの上昇を効果的に抑制することができる。
Further, the control map B of FIG. 3 is used for the regeneration of the
また、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合でフィルタ44の再生を行うときと制御マップを共用することにより、制御マップ切換制御を複雑にせずに効率的に行うことができると共に、制御マップを記憶するための記憶装置の容量を減らすことができる。
以上のようにして、電動機6の回転数と要求トルクとに基づいて定まる出力領域が示された制御マップを、バッテリ18のSOC及びフィルタ44の再生の有無に応じて切り換えるようにしたので、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲から逸脱しないようにしてバッテリ18の劣化を抑制することが可能となり、更にフィルタ44の再生中はフィルタ44の再生に必要な排気温度まで容易に昇温することが可能となって、燃費を改善すると共にフィルタ44の再生不良を防止することができる。
Further, by sharing the control map with the regeneration of the
As described above, the control map showing the output region determined based on the rotation speed and the required torque of the
また、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合でフィルタ44の再生が行われていないときには、電動機6の回転数、即ちエンジン2の回転数がN1より高い領域において、急発進や登坂時などの特別な場合を除き、エンジン2の出力トルクをNOx排出量が比較的少ないトルク領域である許容トルク以下に制限するようにしたので、エンジン2からのNOx排出量の増大を抑制して良好な排ガス性能を得ることができる。
Further, when the SOC of the
以上で本発明の一実施形態に係るハイブリッド電気自動車の制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、電動機6をクラッチ4と変速機8との間に配置するようにしたが、電動機6の配置はこれに限られるものではなく、例えばエンジン2とクラッチ4との間に電動機6を配置したハイブリッド電気自動車のように、エンジン2の駆動力と電動機6の駆動力とがそれぞれ駆動輪に伝達可能なハイブリッド電気自動車であれば同様の効果を得ることができる。
Although the description of the control apparatus for a hybrid electric vehicle according to one embodiment of the present invention is finished above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the
但し、上記実施形態においてクラッチ4を切断し、電動機6単独で駆動輪16の駆動を行うようにした場合については、エンジン2の駆動力も同時に駆動輪に伝達しながら、エンジン2の出力トルクを最小にするというような制御が必要になる。
また、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より低い場合には、電動機6の回転数がN1より高い領域においてエンジン2の出力を最大トルクまで許容することにより、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合よりもエンジン2にトルクが配分される領域を拡大するようにしたが、必ずしも最大トルクまで許容する必要はなく、エンジン2にトルクが配分される領域が拡大されるようになっていればよい。
However, in the above embodiment, when the
Further, when the SOC of the
更に、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲より高い場合には、電動機6の回転数がN1より高い領域において比較的高い回転領域にわたり、電動機6の出力を最大トルクまで許容することにより、バッテリ18のSOCが所定SOC範囲内にある場合よりもエンジン2にトルクが配分される領域を拡大するようにしたが、必ずしも最大トルクまで許容する必要はなく、電動機6にトルクが配分される領域が拡大されるようになっていればよい。
Further, when the SOC of the
また、上記実施形態では回転数センサ36で検出された電動機6の回転数を用いたが、変速機8の出力回転数を検出し、これを変速比を用いて電動機6の回転数に変換しても良いし、電動機6の回転数に応じて変化する量から電動機6の回転数を求めるようにしても良い。
なお、上記実施形態ではエンジン2をディーゼルエンジンとしたが、エンジン形式はこれに限られるものではなく、ガソリンエンジンなどでも良い。
In the above embodiment, the rotational speed of the
In the above embodiment, the
また、上記実施形態において、電動機6を永久磁石式同期電動機としたが電動機の形式もこれに限られるものではない。
更に、上記実施形態では変速機8を自動変速機としたが、変速機の形式はこれに限られるものではなく、無段変速機や手動式の変速機などであっても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the
Furthermore, although the
1 ハイブリッド電気自動車
2 エンジン
4 クラッチ
6 電動機
16 駆動輪
18 バッテリ
22 車両ECU(制御手段)
24 エンジンECU(再生手段)
28 バッテリECU(充電率検出手段)
36 回転数センサ(回転数検出手段)
38 排気通路
44 フィルタ
DESCRIPTION OF
24 Engine ECU (regeneration means)
28 Battery ECU (charging rate detection means)
36 Rotational speed sensor (Rotational speed detection means)
38
Claims (8)
上記電動機がモータとして作動するときに上記電動機に電力を供給し、上記電動機が発電機として作動するときに上記電動機の発電電力が充電されるバッテリと、
上記バッテリの充電率を検出する充電率検出手段と、
上記電動機の回転数を検出する回転数検出手段と、
上記回転数検出手段によって検出された上記電動機の回転数と上記要求トルクとに基づいて定まる出力領域に従い、上記要求トルクを上記エンジンと上記電動機とに配分し、配分されたそれぞれのトルクに応じて上記エンジンと上記電動機とを制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が所定充電率範囲内にある第1の場合には、上記エンジンの出力トルクをそのときの上記エンジンの回転数における上記エンジンの最大出力トルクより小さい所定の許容トルクに制限すると共にエンジンの出力トルクが要求トルクに対して不足するときにはその不足分を上記電動機の出力トルクとするように上記出力領域を定め、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が上記所定充電率範囲より低い第2の場合には、上記出力領域のうち上記電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より縮小する一方、上記充電率検出手段によって検出された上記充電率が上記所定充電率範囲より高い第3の場合には、上記出力領域のうち上記電動機にトルクが配分される領域を上記第1の場合より拡大することを特徴とするハイブリッド電気自動車の制御装置。 The driving force of the engine and the driving force of the electric motor can be transmitted to the driving wheels of the vehicle, respectively, and the engine and the electric motor are controlled based on the required driving torque obtained according to the driving state of the vehicle. In a control device for a hybrid electric vehicle,
A battery for supplying electric power to the electric motor when the electric motor operates as a motor, and charging the electric power generated by the electric motor when the electric motor operates as a generator;
Charging rate detection means for detecting the charging rate of the battery;
A rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the electric motor;
The required torque is distributed to the engine and the electric motor according to an output region determined based on the rotational speed of the electric motor detected by the rotational speed detection means and the required torque, and according to each distributed torque. Control means for controlling the engine and the electric motor,
In the first case where the charging rate detected by the charging rate detection unit is within a predetermined charging rate range, the control means sets the output torque of the engine at the rotational speed of the engine at that time. The output range is determined so that the output torque of the motor is limited to a predetermined allowable torque smaller than the maximum output torque, and when the engine output torque is insufficient with respect to the required torque, the shortage is set as the output torque of the motor. In the second case where the charging rate detected by the control unit is lower than the predetermined charging rate range, the region in which the torque is distributed to the electric motor in the output region is reduced compared to the first case, while the charging rate is reduced. In the third case where the charging rate detected by the detecting means is higher than the predetermined charging rate range, torque is distributed to the motor in the output region. Control apparatus for a hybrid electric vehicle, characterized in that the enlarged than the area of the first to be.
上記フィルタに捕集されて堆積したパティキュレートを焼却して上記フィルタを再生する再生手段とを更に備え、
上記制御手段は、上記第1の場合に、上記再生手段によって上記フィルタの再生が行われるときには、上記フィルタの再生が行われないときに比べ、上記エンジンの低回転領域で上記許容トルクが増大すると共に、上記エンジンの高回転領域で上記許容トルクが減少するように上記出力領域を定めることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。 A filter that collects particulates contained in the exhaust of the engine;
Regenerating means for incinerating the particulates collected and deposited on the filter to regenerate the filter;
In the first case, when the filter is regenerated by the regenerating unit, the control means increases the allowable torque in the low engine speed region when the filter is not regenerated. The control device for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the output region is determined so that the allowable torque decreases in a high rotation region of the engine.
上記制御手段は、上記第3の場合に、上記電動機の出力トルクをそのときの上記電動機の回転数において上記電動機が出力可能な最大トルクまで許容し、上記要求トルクが上記最大トルク以下のときには上記クラッチを切断して上記電動機の出力トルクを上記要求トルクとする一方、上記最大トルクが上記要求トルクに対して不足するときには上記クラッチを接続して上記電動機の出力トルクを上記要求トルクとすると共にその不足分を上記エンジンの出力トルクとするように上記出力領域を定めることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。 A clutch capable of disconnecting transmission of driving force from the engine to the driving wheel in a state where transmission of driving force from the electric motor to the driving wheel is maintained;
In the third case, the control means allows the output torque of the motor to be the maximum torque that the motor can output at the rotation speed of the motor at that time, and when the required torque is less than or equal to the maximum torque, While the clutch is disconnected and the output torque of the electric motor is set as the required torque, when the maximum torque is insufficient with respect to the required torque, the clutch is connected to set the output torque of the electric motor as the required torque and 2. The control apparatus for a hybrid electric vehicle according to claim 1, wherein the output region is determined so that a shortage is an output torque of the engine.
上記制御手段は、上記車両の発進の際に、上記要求トルクがそのときの上記電動機の回転数において上記電動機から出力可能な最大トルク以下のときには上記クラッチを切断状態として上記電動機が上記要求トルクを出力するように上記電動機を制御する一方、上記要求トルクが上記最大トルクより大きいときには上記電動機の出力トルクと上記クラッチから出力されるトルクとの合計が上記要求トルクとなるように上記クラッチの接続状態と上記エンジン及び上記電動機の出力トルクとを制御することを特徴とする請求項7に記載のハイブリッド電気自動車の制御装置。 A clutch capable of disconnecting transmission of driving force from the engine to the driving wheel in a state where transmission of driving force from the electric motor to the driving wheel is maintained;
When the vehicle starts, the control means sets the clutch in a disengaged state when the required torque is equal to or less than the maximum torque that can be output from the electric motor at the rotation speed of the electric motor at that time. While controlling the electric motor to output, when the required torque is larger than the maximum torque, the clutch is connected so that the sum of the output torque of the motor and the torque output from the clutch becomes the required torque. The control apparatus for a hybrid electric vehicle according to claim 7, wherein the control unit controls an output torque of the engine and the electric motor.
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