JP2003235110A - 車両のハイブリッドシステム - Google Patents
車両のハイブリッドシステムInfo
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
る回転電機と、回転電機の入出力軸と変速機の入力軸を
連結する動力伝達機構と、回転電機からの電力を蓄える
蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステムにお
いて、車両の停止時にエンジンの燃費性能および排気性
能を良好に維持しつつ、エンジンの出力による発電量を
最大限に確保できるようにする。また、安定した発電状
態が得られるようにする。 【解決手段】エンジン回転数からエンジントルク高効率
曲線上の目標エンジントルクを求め(S4.2)、エンジン
回転数とアクスル開度とから現在のエンジントルクを求
め、変速機がニュートラルかつ車両が停止状態かつ蓄電
要素への充電が必要なときに目標エンジントルクと現在
のエンジントルクとの差を回転電機の目標発電トルクに
設定し(S4.3)、目標発電トルクに応じた過渡時間を設
定し(S4.4)、この過渡時間をかけて回転電機の発電ト
ルクを目標発電トルクへ徐々に高めるように制御する
(S4.5)。
Description
エンジンと回転電機(モータジェネレータ)を備える、
いわゆるパラレル方式のハイブリッドシステムに関す
る。
して、入力軸の回転を変速して出力軸から車輪へ伝達す
る変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続
するクラッチと、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、
回転電機の入出力軸と変速機の入力軸を連結する動力伝
達機構と、回転電機から供給される電力を蓄える蓄電要
素と、を備えたものがある(特願2000-332963号、参
照)。
るため、蓄電要素のSOCをパラメータに回転電機の出力
とエンジンの出力との分担比を設定する制御マップ
(図、参照)がハイブリッドシステムの制御装置に格納
される。制御装置は、制御マップから蓄電要素のSOC情
報に応じた出力分担比を求め、この分担比とアクセル操
作量に基づいて、回転電機の出力およびエンジンの出力
を制御するのである。
アシストを行う回転電機(モータジェネレータ)を備え
るハイブリッドシステムであるが、要求発電量を得るた
めの発電を行う際、エンジンの排気性能に大きな影響を
与えるパラメータからエンジン動作可能領域を定め、そ
の範囲内で運転されるようにエンジン回転数を補正して
発電を行うものは開示される(特開2001-37008号、参
照)。
ドシステムにおいても、車両が停止かつ変速機がニュー
トラルの場合、エンジンアイドルストップ制御を行うこ
とが考えられる。しかしながら、エンジンアイドルスト
ップは、蓄電要素のSOC(State Of Chage)との関係か
ら制御しないと、蓄電要素に充電可能な有効な機会が失
われることになり、回転電機の出力のみによる車両の発
進が成立しづらくなってしまう。回転電機の最高出力は
低回転時に大きく、回転が上がるに連れて低下する特性
のため、車両の発進に回転電機の出力を最大限に活用す
ることが望まれるのである。
手段の提供を目的とする。
回転を変速して出力軸から車輪へ伝達する変速機と、エ
ンジンの出力軸と変速機の入力軸を断続するクラッチ
と、電動機と発電機を兼ねる回転電機と、回転電機の入
出力軸と変速機の入力軸を連結する動力伝達機構と、回
転電機からの電力を蓄える蓄電要素と、を備える車両の
ハイブリッドシステムにおいて、エンジン回転数からエ
ンジントルク高効率曲線上の目標エンジントルクを求め
る手段と、エンジン回転数とアクスル開度とから現在の
エンジントルクを求める手段と、変速機がニュートラル
かつ車両が停止状態かつ蓄電要素への充電が必要なとき
に目標エンジントルクと現在のエンジントルクとの差を
回転電機の目標発電トルクに設定する手段と、回転電機
の発電トルクを目標発電トルクに制御する手段と、を備
えたことを特徴とする。
力軸から車輪へ伝達する変速機と、エンジンの出力軸と
変速機の入力軸を断続するクラッチと、電動機と発電機
を兼ねる回転電機と、回転電機の入出力軸と変速機の入
力軸を連結する動力伝達機構と、回転電機からの電力を
蓄える蓄電要素と、を備える車両のハイブリッドシステ
ムにおいて、エンジン回転数からエンジントルク高効率
曲線上の目標エンジントルクを求める手段と、エンジン
回転数とアクスル開度とから現在のエンジントルクを求
める手段と、変速機がニュートラルかつ車両が停止状態
かつ蓄電要素への充電が必要なときに目標エンジントル
クと現在のエンジントルクとの差を回転電機の目標発電
トルクに設定する手段と、目標発電トルクに応じた過渡
時間を設定する手段と、この過渡時間をかけて回転電機
の発電トルクを目標発電トルクへ徐々に高めるように制
御する手段と、を備えたことを特徴とする。
明に係る車両のハイブリッドシステムにおいて、変速機
がニュートラルかつ車両の停止状態かつ蓄電要素への充
電が必要ないときにエンジンの運転を停止する手段と、
を備えたことを特徴する。
トラルかつ車両が停止状態のときに蓄電要素のSOC(Sta
te Of Chage)が小さく充電が必要な場合、回転電機は
目標発電トルクに制御される。回転電機の発電により、
蓄電要素は充電されるので、車両の発進が回転電機の出
力のみによる機会が多く得られるようになる。エンジン
は、アイドルスピードコントロールにより、回転電機か
らの負荷(発電トルク)に応じて燃料供給量が増やさ
れ、エンジン回転数を一定に保ちながら、エンジントル
クを高めるように制御されるのである。回転電機の目標
発電トルク=目標エンジントルク−現在のエンジントル
クに設定され、目標エンジントルクは、エンジントルク
高効率曲線上における、エンジン回転数との対応点に拠
るため、燃費性能(および排気性能)も良好に確保され
る。
ラルかつ車両が停止状態のときに蓄電要素への充電が必
要な場合、回転電機は目標発電トルクに制御される。こ
の場合、回転電機の発電トルクは、所定の過渡時間をか
けて目標発電トルクへ徐々に高められるので、エンジン
への負荷(発電トルク)の変化が緩やかになり、エンジ
ン回転数の乱れ(急激な負荷変動に原因する)も避けら
れるので、排気性能を悪化させることなく、エンジンの
出力による安定した発電状態が得られる。
ラルかつ車両の停止状態の場合、蓄電要素への充電が必
要ないときは、エンジンの運転が停止されるので、車両
の発進が回転電機の出力のみによる機会を減らすことな
く、その範囲において、エンジンアイドルストップ効果
も生かせるのである。
は歯車式の変速機であり、これらの間に摩擦クラッチ3
が介装される。エンジン1は、ディーゼルエンジン(ま
たは高圧天然ガスを燃料とするCNGエンジン)が採用さ
れる。4は回転電機(モータジェネレータ)であり、そ
の入出力軸4aは動力伝達機構5(ギヤボックス)を介
して変速機2の入力軸2aに連結される。
コントロールユニット6が備えられる。コントロールユ
ニット6は、運転室のチェンジレバー装置7およびハイ
ブリッド電子制御ユニット10(ハイブリッドECU)に
接続され、チェンジレバー装置7がギヤシフト指令を発
生すると、その指令に応じたギヤシフトをハイブリッド
ECU10の命令に従って制御する。
アクチュエータ8が備えられる。クラッチアクチュエー
タ8は、ハイブリッドECU10の要求に応じてエンジン
1から変速機2およびギヤボックス5への動力の伝達を
断続する。エンジン1の燃料噴射量(燃料供給量)を制
御するのがエンジン電子制御ユニット15(エンジンEC
U)であり、エンジン1の回転速度(エンジン回転数)
を検出するエンジン回転センサ16が備えられる。エン
ジンECU15は、エンジン回転センサ16の検出信号お
よびハイブリッドECU10の要求に応じてエンジン1の
燃料噴射量を制御する。
ュエータ21は、ブレーキ電子制御ユニット20(ブレ
ーキECU)により、ハイブリッドECU10からの情報(回
転電機4の回生制動力)およびブレーキペダル22の踏
み量(要求制動力)に基づいて、回生制動力で賄い切れ
ない要求制動力の不足分を補うように制御される。23
はブレーキペダル22の踏み量を検出するブレーキセン
サである。
面から、永久磁石型同期電動機(IPM同期モータ)が
使用され、蓄電要素9にインバータ11を介して接続さ
れる。蓄電要素9には、ブレーキエネルギを短時間で無
駄なく高効率に回生するため、車両の電池許容質量に対
して必要な出力密度を確保しやすい、電気二重層キャパ
シタが使用される。
の要求に応じて回転電機4を電動モードまたは発電モー
ドに制御する。電動モードにおいては、蓄電要素9の充
電電力(直流電力)を交流電力に変換して回転電機4を
駆動する一方、発電モードにおいては、回転電機4の発
電電力(交流電力)を直流電力に変換して蓄電要素9を
充電する。
4aに連結されるドライブギヤ5aと、変速機2の入力
軸2aに連結されるドリブンギヤ5bと、これらに噛み
合うアイドラギヤ5cと、から構成される。回転電機4
の入出力軸4aの回転は、ギヤボックス5により減速さ
れ、変速機2の入力軸2aへ伝達される一方、変速機2
の入力軸2aの回転は、ギヤボックス5により増速さ
れ、回転電機4の入出力軸4aへ伝達される。
12の踏み量からアクセル開度(要求駆動力)を検出す
るアクセル開度センサ13と、クラッチ3の断続状態を
検出するクラッチ位置センサ14と、変速機2のギヤポ
ジションを検出するシフト位置センサ17と、変速機2
の出力側の回転速度を検出する車速センサ18(変速機
2の出力回転センサ)と、変速機2の入力側の回転速度
として回転電機4の入出力軸4aに連結するドライブギ
ヤ5aの回転速度を検出するギヤ回転センサ19(変速
機2の入力回転センサ)と、が備えられる。
(State Of Chage)を含む各種情報(エンジンECU1
5,ブレーキECU20,変速機2のコントロールユニッ
ト6,インバータ11、から得られる)に基づいて、ハ
イブリッドECU10は、クラッチアクチュエータ8,回
転電機4のインバータ11、を制御する一方、エンジン
ECU15およびブレーキECU20への要求、変速機2のコ
ントロールユニット6への命令(ギヤ抜きのタイミング
信号,ギヤ入れのタイミング信号)、を送信する。
回転電機4の出力とエンジン1の出力との分担比を設定
する制御マップであり、ハイブリッドECU10に格納さ
れる。ハイブリッドECU10は、制御マップから蓄電要
素9のSOC情報に応じた出力分担比を求め、この分担比
と要求駆動力(アクセル操作量)に基づいて、回転電機
4の出力およびエンジン1の出力を制御する。つまり、
回転電機4が分担出力を発生するようにインバータ11
を制御する一方、エンジンECU15への要求(エンジン
1の分担出力に応じた燃料供給量)を送信するのであ
る。
の出力分担比=0)の場合、クラッチ3を切断した状態
において、アクセル操作量に相当する出力が回転電機4
から得られるようにインバータ11を制御する。回転電
機4の出力分担比<1(エンジン1の出力分担比>0)
の場合、クラッチ3を接続した状態において、蓄電要素
9のSOCの低下に連れて回転電機4の分担出力が小さく
なり、それに応じてエンジン1の分担出力が大きくなる
ようにエンジンECUへの要求およびインバータ11を制
御する。エンジン1の出力分担比が=1(回転電機の出
力分担比=0)の場合、アクセル操作量に相当する出力
がエンジン1から得られるようにエンジンECU15へ要
求を制御する。
との協調制御により、蓄電要素9への充電が可能な限
り、クラッチ3を切断した状態において、ブレーキ操作
量(ブレーキペダルの踏み量)に相当する回生制動力が
回転電機4から得られるようにインバータ11を制御す
る一方、ブレーキ操作量に相当する要求制動力を回転電
機4の回生制動力で賄い切れない場合、その分の制動力
はブレーキアクチュエータ21の発生する制動力で補う
ようにブレーキECU20へ要求を送信する。また、蓄電
要素9のSOC情報から、発電の必要を判定すると、クラ
ッチ3の接続状態において、エンジン1の出力に余裕が
ある場合、回転電機4の発電により、蓄電要素9を充電
するようにインバータ11を制御する。
4の発電制御を説明するフローチャートであり、S1にお
いては、シフト位置センサ17の検出信号を読み取り、
変速機2がニュートラルかどうか、を判定する。S2にお
いては、車速センサ18の検出信号を読み取り、車両が
停止状態(車速が0かそれに近い極く低速)かどうか、
を判定する。S1の判定がyesかつS2の判定がyesのとき
は、S3へ進む一方、S1および32における判定の少なくと
も一方がnoのときは、RETURNへ抜ける。S3においては、
蓄電要素9のSOC情報から充電が必要(SOCが所定レベル
以下)かどうかを判定する。S3の判定がyesのときは、S
4の発電モードへ進む一方、S3の判定がnoのときは、S5
のアイドルストップモード(エンジン1の運転を停止す
る制御)へ行くのである。
ャートであり、ハイブリッドECU10に図5〜図7のよ
うな制御マップが格納される。S4.1においては、エンジ
ン回転センサ16の検出信号およびアクセル開度センサ
13の検出信号を読み取る。S4.2においては、図5のよ
うな制御マップに基づいて、エンジントルク高効率曲線
上における、エンジン回転数に対応する交点を目標エン
ジントルクに設定する。
ル開度とから、図6(a)のような制御マップに基づい
て、ラック位置(燃料噴射量)を求め、ラック位置とエ
ンジン回転数とから、図6(b)のような制御マップに
基づいて、現在(S4.1において、エンジン回転数および
アクセル開度を読み込む時点)のエンジントルクを求
め、回転電機の目標発電トルク=目標エンジントルク−
現在のエンジントルクを設定する。
に基づいて、目標発電トルクに応じた過渡時間(徐変時
間)を設定する。S4.5においては、回転電機4の発電ト
ルクをこの過渡時間をかけて目標発電トルクへ徐々に高
め、その後は発電モードへの条件が崩れない限り(S1
〜S3における判定の少なくとも1つがnoとなるまでの
間)、目標発電トルクに維持するよう、図8のようにイ
ンバータ11への指令値を制御する。なお、この処理も
所定の周期毎に繰り返されるが、目標発電トルクが既設
の場合、S1〜S3における判定の少なくとも1つがnoと
なるまでの間、S4.1〜S4.4の処理はパスされる。
速機2がニュートラルかつ車速が0かそれに近い極く低
速のとき)は、蓄電要素9のSOCが小さく充電が必要な
場合、回転電機4は目標発電トルクに制御される。回転
電機4の発電により、蓄電要素9は充電されるので、車
両の発進が回転電機4の出力のみによる機会が多く得ら
れるようになる。エンジン1は、アイドルスピードコン
トロールにより、回転電機4からの負荷(発電トルク)
に応じて燃料噴射量が増やされ、エンジン回転数を一定
に保ちながら、エンジントルクを高めるように制御され
るのである。目標エンジントルクは、エンジントルク高
効率曲線上における、エンジン回転数との対応点に設定
のため、燃費性能(および排気性能)も良好に確保され
る。図9は、制御の内容を説明する概要図であり、回転
電機4の発電トルクは、目標発電トルク=目標エンジン
トルク−エンジンノーロードトルクに制御される。
(図、参照)のように目標発電トルクへ瞬間的に高めら
れるのでなく、所定の過渡時間をかけて徐々に高められ
るため、エンジン1への負荷(発電トルク)の変化が緩
やかになり、エンジン回転数の乱れも避けられるので、
排気性能を悪化させることなく、エンジン1の出力によ
る安定した発電状態が得られる。また、車両の停止時に
蓄電要素9への充電が必要ないときは、エンジン1の運
転が停止されるので、車両の発進が回転電機4の出力の
みによる機会を減らすことなく、その範囲において、エ
ンジンアイドルストップ効果も生かせるのである。
る。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】入力軸の回転を変速して出力軸から車輪へ
伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸
を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねる回転電
機と、回転電機の入出力軸と変速機の入力軸を連結する
動力伝達機構と、回転電機からの電力を蓄える蓄電要素
と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、エ
ンジン回転数からエンジントルク高効率曲線上の目標エ
ンジントルクを求める手段と、エンジン回転数とアクス
ル開度とから現在のエンジントルクを求める手段と、変
速機がニュートラルかつ車両が停止状態かつ蓄電要素へ
の充電が必要なときに目標エンジントルクと現在のエン
ジントルクとの差を回転電機の目標発電トルクに設定す
る手段と、回転電機の発電トルクを目標発電トルクに制
御する手段と、を備えたことを特徴とする車両のハイブ
リッドシステム。 - 【請求項2】入力軸の回転を変速して出力軸から車輪へ
伝達する変速機と、エンジンの出力軸と変速機の入力軸
を断続するクラッチと、電動機と発電機を兼ねる回転電
機と、回転電機の入出力軸と変速機の入力軸を連結する
動力伝達機構と、回転電機からの電力を蓄える蓄電要素
と、を備える車両のハイブリッドシステムにおいて、エ
ンジン回転数からエンジントルク高効率曲線上の目標エ
ンジントルクを求める手段と、エンジン回転数とアクス
ル開度とから現在のエンジントルクを求める手段と、変
速機がニュートラルかつ車両が停止状態かつ蓄電要素へ
の充電が必要なときに目標エンジントルクと現在のエン
ジントルクとの差を回転電機の目標発電トルクに設定す
る手段と、目標発電トルクに応じた過渡時間を設定する
手段と、この過渡時間をかけて回転電機の発電トルクを
目標発電トルクへ徐々に高めるように制御する手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1の記載に係る車両の
ハイブリッドシステム。 - 【請求項3】変速機がニュートラルかつ車両の停止状態
かつ蓄電要素への充電が必要ないときにエンジンの運転
を停止する手段と、を備えたことを特徴する請求項1ま
たは請求項2の記載に係る車両のハイブリッドシステ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035243A JP2003235110A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035243A JP2003235110A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003235110A true JP2003235110A (ja) | 2003-08-22 |
Family
ID=27777488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002035243A Pending JP2003235110A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 車両のハイブリッドシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003235110A (ja) |
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