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JP3824569B2 - Hybrid vehicle - Google Patents
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JP3824569B2 - Hybrid vehicle - Google Patents

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  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid vehicle capable of improving worsening of fuel consumption due to inertia mass of a rotary part integrally rotating along with rotation of an engine. <P>SOLUTION: The hybrid vehicle is provided with an engine 1; an electric motor 2; a transmission 6 with a toque converter 5; and a lock up clutch 5a for the torque converter 5. If the lock up clutch 5a is in a fastening release state, operation of the electric motor 2 is controlled such that torque for driving running determined based on drive information for running including information on an accelerator operation amount is outputted. And if the lock up clutch 5a is in a fastened state, operation of the electric motor 2 is controlled so that an increase correction torque obtained by adding the torque for running drive and torque for addition determined based on information of an increase amount per a unit time of the rotation speed of the engine 1 is outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと、そのエンジンをアシストする電動モータと、トルクコンバータ付きの変速機と、前記トルクコンバータに対するロックアップクラッチと、前記エンジン及び前記電動モータの作動を制御し、且つ、前記ロックアップクラッチの締結状態を切り換え制御する制御手段とが備えられているハイブリッド車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
このようなハイブリッド車両は、電動モータが回生作動を実行することにより回生作動にて得られた電力をバッテリーに充電させ、そして、バッテリーの電力を用いて電動モータを力行作動させてエンジンの動力をアシストすることにより、所望の走行駆動力を得られるようにしながらエンジンの燃料消費量を低減させることができるようにしたものである。
【0003】
そして、ハイブリッド車両における前記電動モータのエンジンに対する配置構成、並びに、エンジンをアシストするときにおける電動モータの制御として、従来では、次のように構成されたものがあった。つまり、前記電動モータがエンジンと一体回転するように直結されて、バッテリーの充電状態が設定量以上であれば、アクセル開度の情報に基づいて求められる走行駆動に必要な走行駆動用トルクを出力するように前記電動モータの作動を制御するように構成されたものがあった(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
又、他の従来技術として、ハイブリッド車両における前記電動モータのエンジンに対する配置構成、並びに、エンジンをアシストするときにおける電動モータの制御として次のように構成されたものもある。つまり、エンジンと電動モータとが遊星ギア機構を介して連動連係される構成として、アクセル操作量や車速等の走行用駆動情報に基づいて走行に必要とされる駆動力を求め、エンジンを低燃費状態で作動させ、且つ、エンジンの動力では不足する走行駆動力(走行駆動用トルク)を出力するように前記電動モータの作動を制御する構成である(例えば、特許文献2参照。)。
【0005】
又、従来では、前記エンジンの動力をトルクコンバータ付きの変速機にて変速して走行装置に伝える場合、前記制御手段は、例えば変速機の変速段数の切り換え情報に基づいてロックアップクラッチを締結させたり、締結を解除させたりする切り換え制御を実行する構成となっており、このロックアップクラッチの切り換え制御と上記したような走行駆動用トルクについての作動制御とは夫々各別に行われるものとなっていた(例えば、特許文献3参照。)。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−299004号公報(第2頁―第4頁、図1―図3)
【特許文献2】
特開2002−152907号公報(第5頁―第6頁、図1、図6)
【特許文献3】
特開平8−254266号公報(第4頁―第6頁、図1、図5)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来においては、電動モータを用いてエンジンの動力をアシストする場合に、常に、アクセル操作量等の走行用駆動情報に基づいて求められた走行駆動用トルクを出力するように電動モータの作動を制御する構成となっているが、このような上記従来構成においては、エンジンの燃費を向上させるという点で未だ改善の余地がある。
【0008】
すなわち、エンジンの燃費を悪化させる要因について検討を加えると、エンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分における慣性マスがエンジンの燃費の悪化の要因の一つとなっている。
説明を加えると、エンジンにおいては、クランクやトルクコンバータの駆動側回転体等、エンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分には大きな質量があり、このような回転部分をエンジンで回転させるとき大きなエネルギーが必要となり、それだけ燃料消費量が多くなるからであり、エンジンの燃費を悪化させる要因となっており、この点で改善の余地があった。
【0009】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、エンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分の慣性マスに起因する燃費の悪化を改善することが可能となるハイブリッド車両を提供する点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のハイブリッド車両は、エンジンと、そのエンジンをアシストする電動モータと、トルクコンバータ付きの変速機と、前記トルクコンバータに対するロックアップクラッチと、前記エンジン及び前記電動モータの作動を制御し、且つ、前記ロックアップクラッチの締結状態を切り換え制御する制御手段とが備えられているものであって、前記制御手段が、前記ロックアップクラッチが締結解除状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクを出力するように、前記電動モータの作動を制御し、且つ、前記ロックアップクラッチが締結状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクと前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力するように、前記電動モータの作動を制御するよう構成されていることを特徴とする。
【0011】
すなわち、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクと、前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力するように電動モータの作動を制御するのである。前記加算用トルクは、クランク、及び、トルクコンバータの駆動側回転体等のエンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分の慣性マスに対して回転速度を変化させるためのトルクとして用いられることになる。
このように、走行駆動用トルクを出力することにより、車体が走行するのに必要なトルクが出力されて車体の走行駆動が良好に行われるとともに、加算用トルクを加算して出力することにより、前記慣性マスを回転させるためのエンジンの駆動エネルギーを低減することができ、それだけ燃料供給量を低下させることができて更に燃費を低減することが可能となる。
【0012】
ところで、本出願人が上記したような構成にて実験を行ったところ、上記したような増大補正トルクを出力するように電動モータを作動させる制御を常時実行するように構成した場合には、エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量が大きい場合に、前記走行駆動用トルクに加えて前記加算用トルクを加算した大きなトルクを出力するように電動モータを作動させた場合、トルクコンバータに対するロックアップクラッチが締結解除状態にあるときに、次のような不具合が発生することが判明した。
【0013】
実験内容としては、例えば図11に示すような特性に基づいて、エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量に対する前記加算用トルクを求めて、アクセル操作量等の走行用駆動情報に基づいて求められた走行駆動用トルクにその加算用トルクを加算した値を出力するように電動モータの作動を制御するようにした。その結果、アクセル操作によって車体を発進させて加速した後にアクセル操作量を一定に維持して約40km/h程度の一定車速で走行させているときに、エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量に基づいて求められる加算用トルクL1として、例えば、図15(5)に示すように、約1秒程度の間隔をあけて脈動的に大となるようなトルクが発生して、その脈動トルクに起因して車体にわずかに振動が発生して乗り心地が低下する状態となった。トルクコンバータに対するロックアップクラッチが締結状態であれば、このような脈動トルクは発生せず、電動モータによるアシストが適正に行われて問題は生じなかった。因みに、図15において、(1)はエンジンの回転速度、(2)は車速、(3)は前記走行駆動用トルク、(4)はアクセル操作量、(6)は加算用トルクと走行駆動用トルクとを加算した増大補正トルク夫々の時間的な変化状態を示している。尚、ここでは、アクセル操作量が少なく低速で走行しているので安定走行時には走行駆動用トルクは負の値、すなわち、回生作動を行うためのトルクとなっている。
【0014】
そこで、ロックアップクラッチが締結状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクとエンジンの回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力するように電動モータを制御するが、ロックアップクラッチが締結解除状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクを出力するように電動モータを制御することとした。
【0015】
つまり、ロックアップクラッチが締結状態であれば、上述したような走行駆動用トルクと加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力することで、前記慣性マスを回転させるためのエンジンの駆動エネルギーを低減させて、燃費を低減することが可能となる。又、このときロックアップクラッチは締結状態であるから、図15に示すような脈動トルクの発生はなく、脈動トルクの発生に起因して車体の乗り心地が悪化するおそれはない。
【0016】
又、前記ロックアップクラッチが締結解除状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクを出力するように電動モータが制御されることになるので、走行駆動用トルクを出力することにより、車体の走行に必要なトルクが出力されて車体の走行駆動が良好に行われ、又、上述したような加算用トルクは加算せずに走行駆動用トルクだけを出力するので、慣性マスに起因した燃費の悪化を抑制する効果が発揮できないものの、図15に示すような脈動トルクの発生がなく車体の乗り心地を悪化させるおそれはない。
【0017】
従って、上述したような脈動トルクの発生に起因した乗り心地の悪化を回避しながら、エンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分の慣性マスに起因する燃費の悪化を改善することが可能となるハイブリッド車両を提供できるに至った。
【0018】
請求項2に記載のハイブリッド車両は、請求項1において、前記制御手段が、前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量が大きいほど大となる値として前記加算用トルクを求めるよう構成されていることを特徴とする。
【0019】
すなわち、前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量が大きいほど、エンジンの回転に伴って一体的に回転する回転部分の慣性マスを回転させるための駆動エネルギーも大きくなるので、単位時間当りの増加量が大きいほど大となる値として加算用トルクを求めてその加算用トルクを電動モータにて出力させることで、駆動エネルギーの大きさに対応させて電動モータのトルクが大きくなるので、慣性マスに起因した燃費の悪化をより効率的に抑制することができるのである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図1に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジン1と走行駆動用の電動モータ2とが一体回転するように直結されている。つまり、走行駆動用のエンジン1の出力軸1aに直結される状態で走行駆動用の電動モータ2を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪3を駆動して走行するように駆動手段としての駆動ユニットKUが構成されている。前記電動モータ2は、エンジン1の出力軸1aにロータ2aが同一軸芯で一体回動するように連結され、そのロータ2aの外周部を囲うステータ2bが位置固定状態で図示しない車体支持部に支持される構成となっている。
【0021】
そして、この電動モータ2は、エンジン1の作動が停止している状態においてその出力軸1aに対して駆動力を与えてエンジン1を始動させるように構成され、且つ、エンジン1が始動した後は、出力軸1aに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えて動力の補助つまりアシストを行う力行状態と、前記出力軸1aから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、電動モータ2がエンジン1にて回転駆動される出力軸1aに対してその回転方向と同一方向にトルクを出力させる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン1が低燃費状態となるように、エンジン1の出力に対するアシストを行うことができる構成となっている。この作動状態が力行作動に対応する。又、走行速度を減速させているとき等において電動モータ2が回生状態となって、出力軸1aから駆動力が与えられて発電して得られた回生電力をバッテリー4に充電することができる構成となっている。この作動状態が回生作動に対応する。
【0022】
前記駆動ユニットKUの動力は、トルクコンバータ5付きの変速機としてのトランスミッション6に伝えられ、このトランスミッション6内部のギア式の自動変速機構により変速された後に差動機構7を介して左右の車輪3に伝えられる構成となっている。前記トルクコンバータ5には、駆動側と従動側とが一体回転するように締結する締結状態と、駆動側と従動側との締結を解除する締結解除状態とに切り換え自在なロックアップクラッチ5aが備えられている。
【0023】
次に、このハイブリッド車両における制御構成について説明する。
図1及び図2に示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両制御部8、この車両制御部8からの制御情報に基づいて電動モータ2の動作を制御するモータ制御部9、車両制御部8からの制御情報に基づいてエンジン1の出力、具体的には、電子スロットル弁10のスロットル開度及びインジェクタ11による燃料噴射量を自動調節するエンジン制御部12夫々が備えられ、アクセル操作具13の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサS1、ブレーキ操作具14が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサS2、電動モータ2の回転速度、言い換えると、エンジン1の出力軸1aの回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度センサS3、車輪3の車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサS4、シフトポジションレバー17の位置を検出するシフトポジションセンサS5、バッテリー4の充電状態SOCを検出する充電状態検出部S6等による各種の検出情報が車両制御部8に入力される構成となっている。
【0024】
前記モータ制御部9は、図3に示すように、バッテリー4から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ2に供給する駆動用電力を制御したり、回生作動により電動モータ2にて発生してバッテリー4に供給される回生電力を制御するインバータ28と、車両制御部8からの制御情報に基づいてパルス幅変調(PWM)されたパルス駆動信号をインバータ28における各スイッチングトランジスタの各ベース端子に供給するPWM制御回路29等を備えて構成され、電動モータ2に通流する電流の大きさや交流電流の周波数を変更させることにより駆動トルクや回転速度を調整したり、前記バッテリー4に充電される回生電力を調整することができる構成となっている。
【0025】
前記ブレーキ操作具14により機械式制動手段KSを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具14が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ15が備えられ、このマスターシリンダ15から作動油供給路15aを通して出力される油圧操作力にて前記車輪3の近傍に設けられた摩擦式の制動装置16を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段KSは、ブレーキ操作具14に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【0026】
前記シフトポジションレバー17の位置としては、「P」(駐車位置)、「R」(後進走行位置)、「N」(中立位置)、「D」(前進走行位置)があり、運転者により運転状況に応じて適宜切り換え操作されることになる。
【0027】
前記車両制御部8は、シフトポジションセンサS5の検出情報、アクセル操作量検出センサS1の検出情報、車速センサS4の検出情報、及び、充電状態検出部S6によるバッテリー4の充電量情報等の情報に基づいてモータ制御部9およびエンジン制御部12に制御情報を指令するように構成されている。又、この車両制御部8は、エンジン制御部にて管理される電子スロットル弁10のスロットル開度の情報並びに車速センサS4の検出情報に基づいて、ロックアップクラッチ5aの締結状態を切り換え制御するよう構成されている。
従って、車両制御部8、モータ制御部9、エンジン制御部12の夫々により、エンジン1及び電動モータ2の作動を制御し、且つ、ロックアップクラッチ5aの締結状態を切り換え制御する制御手段Hが構成される。
【0028】
以下、各部の具体的な動作について説明する。
先ず、車両制御部8によるロックアップクラッチ5aの締結状態の切り換え制御について説明する。つまり、このロックアップクラッチ5aは、エンジン制御部12にて管理される電子スロットル弁10のスロットル開度の情報並びに車速センサS4の検出情報に基づいて制御される。具体的には、図10に示すように予め設定されたマップデータに基づいて、スロットル開度及び車速の夫々が図10の斜線で示す領域にあれば、ロックアップクラッチ5aを締結状態に切り換えるようになっており、その斜線領域以外の領域にあればロックアップクラッチ5aを締結解除状態に切り換えるように構成されている。
【0029】
次に、車両制御部8によるエンジン1及び電動モータ2の制御について説明する。例えば、シフトポジションレバー17が、「P」(駐車位置)や「N」(中立位置)にあるときは、基本的にはエンジン1を停止し電動モータ2による力行作動や回生作動は行わない。しかし、バッテリー4の充電状態が設定量以下にまで低下してバッテリー4を充電する必要があるような場合には、車両制御部8は、エンジン1を作動させてエンジン1の動力を電動モータ2の回生作動により発電した電力をバッテリー4に充電するように、エンジン1及び電動モータ2の作動を制御すべく、モータ制御部9およびエンジン制御部12に制御情報を指令するよう構成されている。
【0030】
又、シフトポジションレバー17が「D」(前進走行位置)に操作されて、車体進行方向として前進方向が指令されている場合には、アクセル操作具13が踏み込み操作されて車体を発進させるときは、そのときエンジン1が停止していれば電動モータ2を回転させてエンジン1を始動させ、車体が前進走行すると、アクセル操作量に応じてエンジン1の出力を調整するとともに、後述するように電動モータ2が力行作動や回生作動を実行するように、モータ制御部9およびエンジン制御部12に制御情報を指令するよう構成されている。
そして、シフトポジションレバー17が「R」(後進走行位置)に操作されて、車体進行方向として後進方向が指令されている場合には、アクセル操作量に応じてエンジン1の出力を調整することになるが、電動モータ2については力行作動及び回生作動のいずれも行わないようになっている。
【0031】
次に、電動モータ2の力行作動および回生作動について説明する。
電動モータ2の力行作動や回生作動は、後述するような各種の情報に基づいて目標トルクを求めて、その求めた目標トルクを発生させるように電動モータ2の作動を制御することにより行われる。
説明を加えると、力行作動においては、エンジン1の回転方向と同じ方向に電動モータ2が目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がPWM制御回路29に与えられ、PWM制御回路29からその目標トルクに対応するパルス信号がインバータ28の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ2が目標トルクにてエンジン1をアシストすることになる。又、回生作動においては、電動モータ2がエンジン1の回転方向とは反対方向に目標トルクを出力するように、その目標トルクに対応する制御情報がPWM制御回路29に与えられ、PWM制御回路29がその目標トルクに対応するパルス信号がインバータ28の各スイッチングトランジスタのベース端子に印加され、電動モータ2がエンジン1に対して逆向きのトルク、つまり、回生制動力を付与するように作用することになる。そうすると、電動モータ2がエンジン1の動力によって駆動されて発電機として作用して、インバータ28によって前記回生制動力に対応する回生電力に変更調整される状態でバッテリー4に充電されることになる。
【0032】
そして、前記制御手段Hは、ロックアップクラッチ5aが締結解除状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクを出力するように、電動モータ2の作動を制御し、且つ、ロックアップクラッチ5aが締結状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクとエンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力するように、電動モータ2の作動を制御するよう構成されている。
【0033】
すなわち、電動モータ2の力行作動および回生作動を実行するときにおける前記目標トルクを求めるためのトルクの情報として、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクTm、及び、エンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクTkがある。
【0034】
先ず、走行駆動用トルクTmの求め方について以下に説明する。
電動モータ2の回転速度の変化に対する電動モータ2の走行駆動用トルクTmの変化特性が図4に示すような特性として予め設定されており、前記車両制御部8がこの特性に基づいて電動モータ2の走行駆動用トルクTmを求める構成となっている。図4に示されるラインq1は、バッテリー4の充電状態SOCが高い場合においてアクセル操作量が最大(全開)になったとき(以下、フルアクセル状態という)に対応する回転速度の変化に対する走行駆動用トルクTmの変化を示している。又、ラインq2はアクセル操作量が最小(全閉)になったとき(以下、アクセルオフ状態という)に対応する走行駆動用トルクTmの変化を示している。そして、ラインq3は、バッテリー4の充電状態SOCが低い状態であるときにおけるフルアクセル状態に対応する回転速度の変化に対する走行駆動用トルクTmの変化を示している。
【0035】
又、図6に示すように、バッテリー4の充電状態SOCの変化に対してモータトルクを制限するためのトルク制限率が予め設定されている。図6のラインr1は、フルアクセル状態に対応する電動モータ2の走行駆動用トルクTmのトルク制限率を示している。つまり、バッテリー4の充電状態SOCが設定充電状態としての下部側閾値A0よりも高い状態であればトルク制限率は「正」の値になり、バッテリー4の充電状態SOCが上部側閾値A2より高く満充電に近い状態であれば「+1」の値になる。このときは、図4に示されるラインq1がそのまま適用されることになる。そして、バッテリー4の充電状態SOCが少し低下してバッテリー4の充電状態SOCが上部側閾値A2より低く下部側閾値A0よりも高い状態であれば、トルク制限率が「+1」よりも小さい比率になる。そうすると、図4のラインq1に対してその比率に応じて低くなる変化特性が適用されることになる。
そして、バッテリー4の充電状態SOCが下部側閾値A0よりも低い状態であれば、フルアクセル状態に対応する電動モータ2の走行駆動用トルクTmの制限率は「負」の値になり、その値が「−1」であれば、図4のラインq3がフルアクセル状態に対応する電動モータ2の走行駆動用トルクTmになる。
【0036】
図6のラインr2は、アクセルオフ状態に対応する電動モータ2の走行駆動用トルクTmの制限率を示している。つまり、バッテリー4の充電状態SOCが中間閾値A1よりも低い状態であればこのトルク制限率はほぼ全ての領域で「+1」の値になり、このときは、図4に示されるラインq2がそのまま適用されることになる。そして、バッテリー4の充電状態SOCが中間閾値A1より高ければトルク制限率が零となり、アクセルオフ状態であれば電動モータ2の走行駆動用トルクTmは常に零となる。
【0037】
更に、図5に示すように、アクセル操作量が変化した場合の走行駆動用トルクTmの変化割合である出力率Bについての変化特性が予め設定されている。つまり、アクセル操作量が零であれば出力率Bは零であり、アクセル操作量が最大値でありフルアクセル状態であれば出力率Bは100%になる。
【0038】
上記したような各特性から電動モータ2の走行駆動用トルクTmは、次のようにして求められる。
つまり、図4〜図6に示される特性から、バッテリー4の充電状態SOCの検出情報に基づいて、フルアクセル状態における走行駆動用トルクTmとアクセルオフ状態における走行駆動用トルクTmとが求められ、それらの走行駆動用トルクTmとアクセル操作量の検出値に基づく変化割合(出力率B)とにより、そのときの回転速度とアクセル操作量に対応する走行駆動用トルクTmが求められる。
例えば、バッテリー4の充電状態SOCが上部側閾値A2よりも高ければ、図7に示すように、アクセル操作量が変化するに伴って走行駆動用トルクTmがラインq1と零との間で変化する。アクセル操作量の出力率Bが零であれば走行駆動用トルクTmは零となり、出力率Bが100%であればラインq1上の値として走行駆動用トルクTmが求められる。つまり、回転速度センサS3にて検出される電動モータ2の回転速度に対応するラインq1上の値が定まり、ラインq1上の値と零との間で出力率Bの大きさに応じて異なる状態で走行駆動用トルクTmが求められる。
又、バッテリー4の充電状態SOCが上部側閾値A2よりも低く下部閾値A0より高ければ、図8に示すように、アクセル操作量が変化するに伴って走行駆動用トルクTmがラインq1とラインq2との間で変化するから、上部側閾値A2よりも高い場合と同様にして、それらの間でアクセル操作量の出力率Bにより走行駆動用トルクTmが求められる。
そして、バッテリー4の充電状態SOCが下部閾値A0よりも低ければ、図9に示すように、アクセル操作量が変化するに伴って走行駆動用トルクTmがラインq2とラインq3との間で変化するから、それらの間でアクセル操作量の出力率Bにより走行駆動用トルクTmが求められる。この図9から明らかなように、バッテリーの充電状態SOCが下部閾値A0よりも低ければ、電動モータ2は常に回生作動のみを行う構成となっている。
【0039】
以上の関係を数式で表すと、次のように表すことができる。
ラインq1で示されるトルクをq1、ラインq2で示されるトルクをq2、ラインq3で示されるトルクをq3、ラインr1で示されるトルク制限率をr1、ラインr2で示されるトルク制限率をr2、アクセル操作の出力率をBとすると、バッテリー4の充電状態SOCが下部閾値A0よりも高い場合には、電動モータ2の走行駆動用トルクTmは、次の数1で表すことができる。
【0040】
【数1】
Tm=(r1×q1−r2×q2)×B/100+r2×q2
(SOC≧A0)
【0041】
又、バッテリー4の充電状態SOCが下部閾値A0よりも低い場合には、電動モータ2の走行駆動用トルクTmは、次の数2で表すことができる。
【0042】
【数2】
Tm=(−r1×q3−r2×q2)×B/100+r2×q2
(SOC<A0)
【0043】
図4に示す特性において、零よりも上側である正(+)側はエンジン1の回転方向に対してアシストする方向に沿うトルクであることを示し、図において上側ほどトルクが大となる。零よりも下側である負(−)側は、エンジン1の回転方向と逆方向のトルク、すなわち、回生トルクであることを示しており、図において下側ほど回生トルクが大となる。
【0044】
次に、エンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクTkの求め方について説明する。
この加算用トルクTkは、エンジン1の回転速度の検出情報に基づいて、エンジン1の回転速度の増加側への単位時間当りの増加量が大きいほど大となる値として求める構成となっている。具体的には、図11に示すように、エンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量に対する加算用トルクTkの変化特性が予め設定されており、この図から明らかなように回転速度の単位時間当りの増加量が大きいほど加算用トルクTkが大となる値になるように設定されている。そして、回転速度センサS3にて検出されるエンジン1の回転速度の検出情報に基づいて、エンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量を求めるとともに、図11に示す特性から加算用トルクTkを求める。
【0045】
次に、図12に示すフローチャートに基づいて、シフトポジションレバー17のシフト操作位置が「D」(前進走行位置)にあり前進走行が指令されており、しかも、バッテリーの充電状態SOCが下部閾値A0よりも大であるときのモータ制御動作について説明する。
先ず、ロックアップクラッチ5aが締結状態にあるか否か、すなわち、締結状態であるか締結解除状態であるかを判別し(ステップ1)、判別結果が否、つまり、ロックアップクラッチ5aが締結解除状態であることが判別されると、上述したような演算方法により電動モータ2の走行駆動用トルクTmを求め、その走行駆動用トルクTmを目標トルクとして設定する(ステップ2)。
【0046】
前記ステップ1においてロックアップクラッチ5aが締結状態であることが判別されると、上述した演算方法により電動モータ2の走行駆動用トルクTmを求めるとともに、上述した演算方法により前記加算用トルクTkを求めて、走行駆動用トルクTmと加算用トルクTkとを加算して増大補正トルクを求め、その増大補正トルクを目標トルクとして設定する(ステップ3、4、5)。
【0047】
上記したようにして目標トルクが求められると、その目標トルクを出力するように電動モータ2の作動を制御することになる。つまり、目標トルクが「正」であるか「負」であるかを判断し、「正」であれば、前記力行作動を実行し、前記ステップ3の判断結果にて走行駆動用トルクTmが「正」でなく「負」であれば前記回生作動を実行する(ステップ6、7、8)。
【0048】
このようにロックアップクラッチ5aが締結状態であるときには、エンジン1の回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクTkが加算された大きめのトルクが出力されるので、フライホイール、クランク、及び、トルクコンバータの駆動側回転体等のエンジン1の回転に伴って一体的に回転する回転部分の慣性マスを回転させるためのエンジン1の駆動エネルギーを低減することができ、それだけ燃費の低減が図れる。
【0049】
本出願人の実験結果によれば、ロックアップクラッチ5aが締結状態であるときには、図13に示すように、脈動トルクが発生することはなく安定した走行状態が得られた。因みに、図13において、(1)はエンジンの回転速度、(2)は車速、(3)は前記走行駆動用トルク、(4)はアクセル操作量、(6)は加算用トルクと走行駆動用トルクとを加算した増大補正トルク夫々の時間的な変化状態を示している。
【0050】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【0051】
(1)上記実施形態では、前記加算用トルクを求める構成として、前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量が大きいほど大となる値として前記加算用トルクを求める場合に、図11に示すような特性に従って加算用トルクを求めるように構成したが、このような構成に限らず、例えば、エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量に対して前記加算用トルクが直線的に変化する特性あるいは階段状に変化する特性等に従って加算用トルクを求めるようにしてもよい。又、前記エンジンの回転速度の増加側への単位時間当りの増加量が設定値より小さい場合は前記加算用トルクを零とし、単位時間当りの増加量が設定値より大きい場合には、前記加算用トルクとして一定の値を設定する構成とする等、各種の形態で実施することができる。
【0052】
(2)上記実施形態では、走行駆動用のエンジンの出力軸と走行駆動用の電動モータとを直結する構成のハイブリッド車両を例示したが、このような構成に代えて、図14に示すように、エンジン1、及び、車両走行用の電動モータ2が、遊星歯車機構30を介して連結される駆動ユニットKUを備えて、このような構成の駆動ユニットKUの動力をトルクコンバータ付きの変速機を介して走行装置に伝える構成としてもよい。
【0053】
(3)上記実施形態における走行駆動用トルクを求める場合の図4〜図9に示すような各種の変化特性、並びに、ロックアップクラッチの締結状態を切り換えるための図10に示すようなマップデータは一例であって図示したような特性に限定されるものではなく適宜変更して実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図2】制御ブロック図
【図3】電動モータの制御構成を示す図
【図4】電動モータの走行駆動用トルクの特性図
【図5】アクセル操作量に対応する出力率を示す図
【図6】トルク制限率を示す図
【図7】バッテリーの充電状態が上部側閾値よりも高いときの電動モータの走行駆動用トルクの特性図
【図8】バッテリーの充電状態が上部側閾値よりも低く下部側閾値より高いときの電動モータの走行駆動用トルクの特性図
【図9】バッテリーの充電状態が下部側閾値より低いときの電動モータの走行駆動用トルクの特性図
【図10】ロックアップクラッチの制御用マップデータを示す図
【図11】加算用トルクを求めるための変化特性を示す図
【図12】制御動作のフローチャート
【図13】実験結果に基づくタイムチャート
【図14】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図15】実験結果に基づくタイムチャート
【符号の説明】
1 エンジン
2 電動モータ
5 トルクコンバータ
5a ロックアップクラッチ
6 変速機
H 制御手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention controls an engine, an electric motor that assists the engine, a transmission with a torque converter, a lock-up clutch for the torque converter, the operation of the engine and the electric motor, and the lock-up The present invention relates to a hybrid vehicle provided with control means for switching and controlling the engagement state of a clutch.
[0002]
[Prior art]
Such a hybrid vehicle charges the battery with the electric power obtained by the regenerative operation of the electric motor, and uses the electric power of the battery to power the engine to power the engine. By assisting, the fuel consumption of the engine can be reduced while obtaining a desired driving force.
[0003]
Conventionally, the arrangement configuration of the electric motor with respect to the engine in the hybrid vehicle and the control of the electric motor when assisting the engine have been configured as follows. In other words, if the electric motor is directly connected so as to rotate integrally with the engine, and if the state of charge of the battery is equal to or greater than the set amount, the driving drive torque required for the driving drive obtained based on the accelerator opening information is output. As described above, there is one configured to control the operation of the electric motor (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
As another conventional technique, there is a configuration in which the electric motor in the hybrid vehicle is arranged with respect to the engine and the electric motor is controlled as follows when assisting the engine. In other words, the engine and the electric motor are linked and linked through a planetary gear mechanism, and the driving force required for traveling is obtained based on the driving information for driving such as the accelerator operation amount and the vehicle speed, and the engine is made fuel-efficient. In this configuration, the operation of the electric motor is controlled so as to output a traveling driving force (traveling driving torque) that is insufficient with the engine power (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
Conventionally, when the power of the engine is shifted by a transmission with a torque converter and transmitted to the traveling device, the control means engages a lock-up clutch based on, for example, switching information on the number of shift stages of the transmission. Switching control for releasing the engagement or releasing the engagement is performed, and the switching control of the lockup clutch and the operation control for the driving torque as described above are performed separately. (For example, see Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-299004 (page 2 to page 4, FIGS. 1 to 3)
[Patent Document 2]
JP 2002-152907 A (pages 5 to 6, FIG. 1 and FIG. 6)
[Patent Document 3]
JP-A-8-254266 (pages 4-6, FIGS. 1 and 5)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the related art, when assisting engine power using an electric motor, an electric motor is always output so as to output a driving torque obtained based on driving information such as an accelerator operation amount. Although the configuration is such that the operation of the motor is controlled, there is still room for improvement in the above-described conventional configuration in terms of improving the fuel consumption of the engine.
[0008]
That is, when the factors that deteriorate the fuel consumption of the engine are examined, the inertia mass in the rotating portion that rotates integrally with the rotation of the engine is one of the causes of the deterioration of the fuel consumption of the engine.
In addition, in an engine, there is a large mass in a rotating portion that rotates integrally with the rotation of the engine, such as a crank or a torque converter drive-side rotating body, and such a rotating portion is rotated by the engine. Sometimes large energy is required, and fuel consumption increases accordingly, which is a factor that deteriorates the fuel consumption of the engine, and there is room for improvement in this respect.
[0009]
The present invention has been made paying attention to such a point, and an object of the present invention is to provide a hybrid capable of improving deterioration in fuel consumption caused by an inertia mass of a rotating portion that rotates integrally with the rotation of the engine. The point is to provide a vehicle.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The hybrid vehicle according to claim 1 controls the operation of the engine, an electric motor that assists the engine, a transmission with a torque converter, a lock-up clutch for the torque converter, the engine and the electric motor. And control means for switching and controlling the engagement state of the lock-up clutch, and if the control means is in the engagement-released state, information on the accelerator operation amount is provided. If the operation of the electric motor is controlled so as to output the driving torque obtained based on the driving information including the driving and the lock-up clutch is in the engaged state, the driving includes information on the accelerator operation amount. Per unit time between the driving torque obtained based on the driving information and the rotational speed of the engine. To output an increment of increase correction torque obtained by adding the addition torque obtained based on the information, characterized in that it is configured to control the operation of the electric motor.
[0011]
That is, the travel drive torque obtained based on the travel drive information including information on the accelerator operation amount is added to the addition torque obtained based on the increase amount information per unit time of the engine rotation speed. The operation of the electric motor is controlled so as to output the increased correction torque obtained in this way. The addition torque is used as a torque for changing the rotation speed with respect to the inertia mass of the rotating portion that rotates integrally with the rotation of the engine such as the crank and the drive side rotating body of the torque converter. become.
In this way, by outputting the driving torque, the torque required for the vehicle to travel is output and the vehicle is driven well, and the addition torque is added and output. The driving energy of the engine for rotating the inertial mass can be reduced, and the fuel supply amount can be reduced accordingly, and the fuel consumption can be further reduced.
[0012]
By the way, when the present applicant conducted an experiment with the configuration as described above, when the control for operating the electric motor to output the increase correction torque as described above is always executed, the engine When the electric motor is operated to output a large torque obtained by adding the addition torque in addition to the traveling drive torque when the amount of increase in the rotational speed of the motor is large, the torque converter locks up. It has been found that the following problems occur when the clutch is in the released state.
[0013]
As an experiment content, for example, based on the characteristics shown in FIG. 11, the addition torque with respect to the increase amount of the engine speed per unit time is obtained, and obtained based on the driving information for driving such as the accelerator operation amount. The operation of the electric motor is controlled so as to output a value obtained by adding the addition torque to the travel driving torque. As a result, when the vehicle is started and accelerated by the accelerator operation, the accelerator operation amount is kept constant and the vehicle is running at a constant vehicle speed of about 40 km / h. For example, as shown in FIG. 15 (5), a torque that increases pulsatically with an interval of about 1 second is generated as the addition torque L1 obtained based on the pulsation torque. As a result, a slight vibration was generated in the vehicle body, resulting in a reduced ride comfort. If the lock-up clutch for the torque converter is in the engaged state, such pulsating torque is not generated, and the assist by the electric motor is properly performed and no problem occurs. In FIG. 15, (1) is the engine speed, (2) is the vehicle speed, (3) is the travel drive torque, (4) is the accelerator operation amount, and (6) is the addition torque and travel drive. The time-dependent change state of each increase correction torque obtained by adding the torque is shown. Here, since the accelerator operation amount is small and the vehicle is traveling at a low speed, the traveling drive torque is a negative value, that is, a torque for performing a regenerative operation during stable traveling.
[0014]
Therefore, if the lock-up clutch is in the engaged state, it is obtained based on information on the amount of increase per unit time of travel drive torque and engine rotation speed obtained based on the travel drive information including information on the accelerator operation amount. The electric motor is controlled so as to output an increase correction torque obtained by adding the obtained addition torque, but if the lockup clutch is in a disengaged state, the travel drive information including information on the accelerator operation amount is included. The electric motor is controlled so as to output the driving torque required based on the driving torque.
[0015]
That is, if the lock-up clutch is in the engaged state, an engine for rotating the inertial mass by outputting an increase correction torque obtained by adding the traveling drive torque and the addition torque as described above. It becomes possible to reduce the driving energy and reduce fuel consumption. At this time, since the lockup clutch is in the engaged state, no pulsating torque is generated as shown in FIG. 15, and there is no possibility that the riding comfort of the vehicle body deteriorates due to the pulsating torque.
[0016]
Further, if the lock-up clutch is in the disengaged state, the electric motor is controlled so as to output the travel drive torque obtained based on the travel drive information including information on the accelerator operation amount. By outputting the driving torque, the torque required for driving the vehicle is output and the driving of the vehicle is performed satisfactorily. Also, only the driving torque is added without adding the addition torque as described above. However, although the effect of suppressing deterioration of fuel consumption due to inertial mass cannot be exhibited, there is no possibility of generating pulsating torque as shown in FIG.
[0017]
Therefore, it is possible to improve the deterioration of fuel consumption due to the inertia mass of the rotating part that rotates integrally with the rotation of the engine while avoiding the deterioration of the riding comfort due to the generation of the pulsating torque as described above. It has become possible to provide a hybrid vehicle.
[0018]
A hybrid vehicle according to a second aspect is the hybrid vehicle according to the first aspect, wherein the control means obtains the torque for addition as a value that increases as the amount of increase in the rotational speed of the engine per unit time increases. It is characterized by being.
[0019]
That is, as the amount of increase in the rotational speed of the engine per unit time is larger, the driving energy for rotating the inertial mass of the rotating part that rotates integrally with the rotation of the engine also increases. By obtaining the addition torque as a value that increases as the increase amount increases and outputting the addition torque by the electric motor, the torque of the electric motor increases corresponding to the magnitude of the drive energy. It is possible to more efficiently suppress the deterioration of fuel consumption due to the fuel cell.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle is directly connected so that the travel drive engine 1 and the travel drive electric motor 2 rotate integrally. In other words, the electric motor 2 for driving driving is provided in a state directly connected to the output shaft 1a of the engine 1 for driving driving, and driving is performed by driving the left and right wheels 3 as a driving device with these powers. A drive unit KU as means is configured. The electric motor 2 is connected to the output shaft 1a of the engine 1 so that the rotor 2a rotates integrally with the same axis, and the stator 2b surrounding the outer periphery of the rotor 2a is fixed to a vehicle body support portion (not shown) in a fixed position. It becomes the structure supported.
[0021]
The electric motor 2 is configured to start the engine 1 by applying a driving force to the output shaft 1a in a state where the operation of the engine 1 is stopped. The output shaft 1a can be switched between a power running state in which a driving force in the same direction as the engine rotation direction is applied to assist or assist the power, and a regenerative state in which the driving force is applied from the output shaft 1a. It is configured. That is, the electric motor 2 is switched to a power running state in which torque is output in the same direction as the rotation direction with respect to the output shaft 1a that is rotationally driven by the engine 1, so that the engine 1 can output the desired driving force. The engine 1 is configured to assist the output of the engine 1 so as to achieve a low fuel consumption state. This operating state corresponds to the power running operation. Further, when the traveling speed is reduced, the electric motor 2 is in a regenerative state, and the battery 4 can be charged with the regenerative electric power obtained by generating the driving force from the output shaft 1a. It has become. This operating state corresponds to the regenerative operation.
[0022]
The power of the drive unit KU is transmitted to a transmission 6 as a transmission with a torque converter 5, and after being shifted by a gear-type automatic transmission mechanism inside the transmission 6, the left and right wheels 3 are connected via a differential mechanism 7. It has a structure that can be communicated to. The torque converter 5 includes a lock-up clutch 5a that can be switched between a fastening state in which the driving side and the driven side are fastened so as to rotate integrally and a fastening release state in which the fastening of the driving side and the driven side is released. It has been.
[0023]
Next, a control configuration in this hybrid vehicle will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, a vehicle control unit 8 that manages and manages the overall operation of the vehicle, a motor control unit 9 that controls the operation of the electric motor 2 based on control information from the vehicle control unit 8, An engine control unit 12 that automatically adjusts the output of the engine 1 based on the control information from the vehicle control unit 8, specifically, the throttle opening of the electronic throttle valve 10 and the fuel injection amount by the injector 11, is provided. A potentiometer type accelerator operation amount detection sensor S1 for detecting the operation amount of the operation tool 13, a switch type brake operation detection sensor S2 for detecting whether or not the brake operation tool 14 is depressed, the rotational speed of the electric motor 2, In other words, the rotational speed sensor S3 as rotational speed detection means for detecting the rotational speed of the output shaft 1a of the engine 1 and the rotation of the axle of the wheel 3 are detected. Various detection information by the vehicle speed sensor S4 that detects the vehicle speed based on the speed, the shift position sensor S5 that detects the position of the shift position lever 17, the charge state detection unit S6 that detects the state of charge SOC of the battery 4, and the like are the vehicle control unit. 8 is input.
[0024]
As shown in FIG. 3, the motor control unit 9 controls the driving power supplied to the electric motor 2 by converting the DC power supplied from the battery 4 into three-phase AC power, or by regenerative operation. Inverter 28 that controls the regenerative power that is generated at 2 and supplied to battery 4, and the pulse drive signal that is pulse-width modulated (PWM) based on control information from vehicle control unit 8 is supplied to each switching transistor in inverter 28. PWM control circuit 29 and the like that are supplied to each of the base terminals of the battery, and by adjusting the magnitude of the current flowing through the electric motor 2 and the frequency of the alternating current, the drive torque and the rotational speed can be adjusted, and the battery The regenerative power charged to 4 can be adjusted.
[0025]
When a description is given of a configuration for generating mechanical braking force by operating the mechanical braking means KS by the brake operating tool 14, when the brake operating tool 14 is operated by a driver's stepping operation, A master cylinder 15 having a known configuration that generates a hydraulic operating force for braking corresponding to the stepping operating force is provided, and the vicinity of the wheel 3 is generated by the hydraulic operating force output from the master cylinder 15 through the hydraulic oil supply passage 15a. The vehicle body is braked by operating a friction braking device 16 provided on the vehicle. Such a mechanical braking means KS is configured to be adjustable so that the hydraulic operating force, that is, the mechanical braking force increases as the operating force of the driver with respect to the brake operating tool 14 increases. .
[0026]
The position of the shift position lever 17 includes “P” (parking position), “R” (reverse travel position), “N” (neutral position), and “D” (forward travel position). The switching operation is appropriately performed according to the situation.
[0027]
The vehicle control unit 8 includes information such as detection information of the shift position sensor S5, detection information of the accelerator operation amount detection sensor S1, detection information of the vehicle speed sensor S4, and charge amount information of the battery 4 by the charge state detection unit S6. Based on this, control information is commanded to the motor control unit 9 and the engine control unit 12. The vehicle control unit 8 switches and controls the engagement state of the lockup clutch 5a based on the throttle opening information of the electronic throttle valve 10 managed by the engine control unit and the detection information of the vehicle speed sensor S4. It is configured.
Therefore, the vehicle control unit 8, the motor control unit 9, and the engine control unit 12 respectively control the operation of the engine 1 and the electric motor 2, and control means H that controls the switching of the engagement state of the lockup clutch 5a is configured. Is done.
[0028]
Hereinafter, specific operations of each unit will be described.
First, the switching control of the engaged state of the lockup clutch 5a by the vehicle control unit 8 will be described. That is, the lock-up clutch 5a is controlled based on the throttle opening information of the electronic throttle valve 10 managed by the engine control unit 12 and the detection information of the vehicle speed sensor S4. Specifically, based on the map data set in advance as shown in FIG. 10, if each of the throttle opening and the vehicle speed is in the region indicated by the hatched lines in FIG. 10, the lockup clutch 5a is switched to the engaged state. The lock-up clutch 5a is configured to be switched to the engagement release state if it is in an area other than the shaded area.
[0029]
Next, control of the engine 1 and the electric motor 2 by the vehicle control unit 8 will be described. For example, when the shift position lever 17 is at “P” (parking position) or “N” (neutral position), the engine 1 is basically stopped and the power running operation and the regenerative operation by the electric motor 2 are not performed. However, when the state of charge of the battery 4 falls below the set amount and the battery 4 needs to be charged, the vehicle control unit 8 operates the engine 1 to transfer the power of the engine 1 to the electric motor 2. In order to control the operation of the engine 1 and the electric motor 2 so as to charge the battery 4 with the electric power generated by the regenerative operation, control information is instructed to the motor control unit 9 and the engine control unit 12.
[0030]
Further, when the shift position lever 17 is operated to “D” (forward travel position) and the forward direction is commanded as the vehicle body travel direction, the accelerator operation tool 13 is depressed to start the vehicle body. If the engine 1 is stopped at that time, the electric motor 2 is rotated to start the engine 1, and when the vehicle body travels forward, the output of the engine 1 is adjusted according to the accelerator operation amount, and the electric motor is operated as described later. The motor 2 is configured to instruct control information to the motor control unit 9 and the engine control unit 12 so that the power running operation and the regenerative operation are executed.
When the shift position lever 17 is operated to “R” (reverse travel position) and the reverse direction is commanded as the vehicle body travel direction, the output of the engine 1 is adjusted according to the accelerator operation amount. However, for the electric motor 2, neither power running operation nor regenerative operation is performed.
[0031]
Next, the power running operation and regenerative operation of the electric motor 2 will be described.
The power running operation and the regenerative operation of the electric motor 2 are performed by obtaining a target torque based on various types of information described later and controlling the operation of the electric motor 2 so as to generate the obtained target torque.
In other words, in the power running operation, control information corresponding to the target torque is given to the PWM control circuit 29 so that the electric motor 2 outputs the target torque in the same direction as the rotation direction of the engine 1, and PWM control is performed. A pulse signal corresponding to the target torque is applied from the circuit 29 to the base terminal of each switching transistor of the inverter 28, and the electric motor 2 assists the engine 1 with the target torque. In the regenerative operation, control information corresponding to the target torque is given to the PWM control circuit 29 so that the electric motor 2 outputs the target torque in the direction opposite to the rotation direction of the engine 1. The pulse signal corresponding to the target torque is applied to the base terminal of each switching transistor of the inverter 28, and the electric motor 2 acts to apply reverse torque, that is, regenerative braking force, to the engine 1. become. Then, the electric motor 2 is driven by the power of the engine 1 to act as a generator, and the battery 4 is charged in a state where the inverter 28 is changed and adjusted to the regenerative power corresponding to the regenerative braking force.
[0032]
Then, if the lock-up clutch 5a is in the disengaged state, the control means H outputs the travel drive torque obtained based on the travel drive information including information on the accelerator operation amount. If the operation is controlled and the lock-up clutch 5a is in the engaged state, the driving drive torque and the rotational speed of the engine 1 that are obtained based on the driving information including the information on the accelerator operation amount are increased per unit time. The operation of the electric motor 2 is controlled so as to output an increase correction torque obtained by adding the addition torque obtained based on the quantity information.
[0033]
That is, as the torque information for obtaining the target torque when performing the power running operation and the regenerative operation of the electric motor 2, the travel drive torque Tm obtained based on the travel drive information including information on the accelerator operation amount, In addition, there is an addition torque Tk that is obtained based on information on the amount of increase in the rotational speed of the engine 1 per unit time.
[0034]
First, how to determine the travel drive torque Tm will be described below.
A change characteristic of the travel driving torque Tm of the electric motor 2 with respect to a change in the rotational speed of the electric motor 2 is set in advance as a characteristic as shown in FIG. 4, and the vehicle control unit 8 is based on this characteristic. The travel driving torque Tm is obtained. The line q1 shown in FIG. 4 is for driving driving with respect to a change in rotational speed corresponding to the maximum (full open) accelerator operation amount when the charge state SOC of the battery 4 is high (hereinafter referred to as a full accelerator state). The change of torque Tm is shown. A line q2 indicates a change in the travel driving torque Tm corresponding to when the accelerator operation amount is minimized (fully closed) (hereinafter referred to as an accelerator off state). A line q3 indicates a change in the driving torque Tm with respect to a change in the rotational speed corresponding to the full accelerator state when the state of charge SOC of the battery 4 is low.
[0035]
Further, as shown in FIG. 6, a torque limiting rate for limiting the motor torque with respect to a change in the state of charge SOC of the battery 4 is set in advance. A line r1 in FIG. 6 indicates the torque limiting rate of the travel driving torque Tm of the electric motor 2 corresponding to the full accelerator state. That is, if the state of charge SOC of the battery 4 is higher than the lower threshold A0 as the set state of charge, the torque limit rate is a “positive” value, and the state of charge SOC of the battery 4 is higher than the upper threshold A2. If the battery is almost fully charged, the value is “+1”. At this time, the line q1 shown in FIG. 4 is applied as it is. If the state of charge SOC of the battery 4 is slightly reduced and the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the upper threshold A2 and higher than the lower threshold A0, the torque limiting rate is a ratio smaller than “+1”. become. Then, the change characteristic which becomes low according to the ratio is applied to the line q1 in FIG.
If the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the lower threshold A0, the limiting rate of the travel driving torque Tm of the electric motor 2 corresponding to the full accelerator state becomes a “negative” value. Is “−1”, the line q3 in FIG. 4 is the driving torque Tm of the electric motor 2 corresponding to the full accelerator state.
[0036]
A line r2 in FIG. 6 indicates the limiting rate of the travel driving torque Tm of the electric motor 2 corresponding to the accelerator off state. That is, if the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the intermediate threshold value A1, the torque limiting rate becomes “+1” in almost all regions. At this time, the line q2 shown in FIG. It will be applied as it is. When the state of charge SOC of the battery 4 is higher than the intermediate threshold A1, the torque limiting rate is zero, and when the accelerator is off, the driving torque Tm of the electric motor 2 is always zero.
[0037]
Further, as shown in FIG. 5, a change characteristic for the output rate B, which is a change rate of the travel drive torque Tm when the accelerator operation amount is changed, is set in advance. That is, the output rate B is zero if the accelerator operation amount is zero, and the output rate B is 100% if the accelerator operation amount is the maximum value and is in the full accelerator state.
[0038]
From each characteristic as described above, the traveling drive torque Tm of the electric motor 2 is obtained as follows.
That is, from the characteristics shown in FIG. 4 to FIG. 6, the travel drive torque Tm in the full accelerator state and the travel drive torque Tm in the accelerator off state are obtained based on the detection information of the state of charge SOC of the battery 4. Based on the travel drive torque Tm and the change rate (output rate B) based on the detected value of the accelerator operation amount, the travel drive torque Tm corresponding to the rotation speed and the accelerator operation amount is obtained.
For example, if the state of charge SOC of the battery 4 is higher than the upper threshold A2, the driving torque Tm changes between the line q1 and zero as the accelerator operation amount changes, as shown in FIG. . If the output rate B of the accelerator operation amount is zero, the travel drive torque Tm is zero, and if the output rate B is 100%, the travel drive torque Tm is obtained as a value on the line q1. That is, the value on the line q1 corresponding to the rotation speed of the electric motor 2 detected by the rotation speed sensor S3 is determined, and the value varies between the value on the line q1 and zero according to the magnitude of the output rate B. Thus, the driving torque Tm is obtained.
If the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the upper threshold value A2 and higher than the lower threshold value A0, as shown in FIG. 8, as the accelerator operation amount changes, the travel drive torque Tm becomes equal to the line q1 and the line q2. Therefore, the driving torque Tm is obtained from the output rate B of the accelerator operation amount between them as in the case where the upper threshold A2 is higher.
If the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the lower threshold value A0, as shown in FIG. 9, the driving torque Tm changes between the line q2 and the line q3 as the accelerator operation amount changes. Therefore, the travel driving torque Tm is obtained from the output rate B of the accelerator operation amount between them. As is apparent from FIG. 9, if the state of charge SOC of the battery is lower than the lower threshold value A0, the electric motor 2 always performs only the regenerative operation.
[0039]
When the above relationship is expressed by a mathematical expression, it can be expressed as follows.
Torque indicated by line q1 is q1, torque indicated by line q2 is q2, torque indicated by line q3 is q3, torque limiting rate indicated by line r1 is r1, torque limiting rate indicated by line r2 is r2, accelerator When the output rate of the operation is B, when the state of charge SOC of the battery 4 is higher than the lower threshold value A0, the travel driving torque Tm of the electric motor 2 can be expressed by the following equation (1).
[0040]
[Expression 1]
Tm = (r1 * q1-r2 * q2) * B / 100 + r2 * q2
(SOC ≧ A0)
[0041]
Further, when the state of charge SOC of the battery 4 is lower than the lower threshold value A0, the traveling driving torque Tm of the electric motor 2 can be expressed by the following equation 2.
[0042]
[Expression 2]
Tm = (-r1 * q3-r2 * q2) * B / 100 + r2 * q2
(SOC <A0)
[0043]
In the characteristics shown in FIG. 4, the positive (+) side that is above zero indicates that the torque is in a direction that assists the rotational direction of the engine 1, and the torque increases toward the upper side in the figure. The negative (−) side that is lower than zero indicates that the torque is in the direction opposite to the rotation direction of the engine 1, that is, the regenerative torque, and the regenerative torque becomes larger toward the lower side in the figure.
[0044]
Next, a description will be given of how to obtain the addition torque Tk that is obtained based on the information on the increase amount per unit time of the rotational speed of the engine 1.
The addition torque Tk is obtained as a value that increases as the increase amount per unit time to the increase side of the rotation speed of the engine 1 increases based on the detection information of the rotation speed of the engine 1. Specifically, as shown in FIG. 11, the change characteristic of the torque for addition Tk with respect to the amount of increase in the rotational speed of the engine 1 per unit time is set in advance. It is set so that the addition torque Tk becomes larger as the increase amount per time is larger. Then, based on the detection information of the rotational speed of the engine 1 detected by the rotational speed sensor S3, an increase amount per unit time of the rotational speed of the engine 1 is obtained, and the addition torque Tk is calculated from the characteristics shown in FIG. Ask.
[0045]
Next, based on the flowchart shown in FIG. 12, the shift operation position of the shift position lever 17 is at “D” (forward travel position) and forward travel is commanded, and the battery state of charge SOC is lower threshold A0. The motor control operation when it is larger than the above will be described.
First, it is determined whether or not the lock-up clutch 5a is in an engaged state, that is, whether it is in an engaged state or in an unreleased state (step 1), and the determination result is negative, that is, the lock-up clutch 5a is released from engagement. When it is determined that the vehicle is in the state, the driving torque Tm of the electric motor 2 is obtained by the calculation method as described above, and the driving torque Tm is set as the target torque (step 2).
[0046]
When it is determined in step 1 that the lockup clutch 5a is engaged, the travel driving torque Tm of the electric motor 2 is obtained by the above-described computation method, and the addition torque Tk is obtained by the above-described computation method. Then, the traveling correction torque Tm and the addition torque Tk are added to obtain an increase correction torque, and the increase correction torque is set as a target torque (steps 3, 4, and 5).
[0047]
When the target torque is obtained as described above, the operation of the electric motor 2 is controlled so as to output the target torque. That is, it is determined whether the target torque is “positive” or “negative”. If the target torque is “positive”, the power running operation is executed, and the traveling drive torque Tm is “ If it is not “positive” but “negative”, the regenerative operation is executed (steps 6, 7, 8).
[0048]
Thus, when the lock-up clutch 5a is in the engaged state, a larger torque is output by adding the addition torque Tk obtained based on the information on the increase amount per unit time of the rotational speed of the engine 1. The drive energy of the engine 1 for rotating the inertial mass of the rotating part that rotates integrally with the rotation of the engine 1 such as the flywheel, the crank, and the drive side rotating body of the torque converter can be reduced, The fuel consumption can be reduced accordingly.
[0049]
According to the experiment results of the present applicant, when the lock-up clutch 5a is in the engaged state, as shown in FIG. 13, no pulsating torque is generated and a stable running state is obtained. In FIG. 13, (1) is the engine speed, (2) is the vehicle speed, (3) is the travel drive torque, (4) is the accelerator operation amount, and (6) is the addition torque and travel drive. The time-dependent change state of each increase correction torque obtained by adding the torque is shown.
[0050]
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments are listed.
[0051]
(1) In the above-described embodiment, when the addition torque is obtained as a value that increases as the increase amount of the engine speed per unit time increases as shown in FIG. Although the configuration is such that the addition torque is obtained according to such characteristics, the invention is not limited to such a configuration. For example, the addition torque changes linearly with respect to the increase amount of the engine speed per unit time. Or you may make it obtain | require the torque for addition according to the characteristic etc. which change in steps. Further, when the increase amount per unit time to the increase side of the engine speed is smaller than the set value, the addition torque is set to zero, and when the increase amount per unit time is larger than the set value, the addition is performed. The present invention can be implemented in various forms such as a configuration in which a constant value is set as the use torque.
[0052]
(2) In the above embodiment, the hybrid vehicle having the configuration in which the output shaft of the driving drive engine and the driving drive electric motor are directly connected has been illustrated, but instead of such a configuration, as shown in FIG. The engine 1 and the electric motor 2 for running the vehicle are provided with a drive unit KU that is connected via a planetary gear mechanism 30, and a transmission with a torque converter is used as the power of the drive unit KU having such a configuration. It is good also as a structure transmitted to a traveling apparatus via.
[0053]
(3) Map data as shown in FIG. 10 for switching various engagement characteristics as shown in FIG. 4 to FIG. 9 when obtaining the driving torque in the above embodiment and the engagement state of the lock-up clutch. This is an example, and the present invention is not limited to the characteristics shown in the drawings, and may be implemented with appropriate modifications.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle
FIG. 2 is a control block diagram.
FIG. 3 is a diagram showing a control configuration of an electric motor.
FIG. 4 is a characteristic diagram of the driving torque for the electric motor.
FIG. 5 is a diagram showing an output rate corresponding to an accelerator operation amount;
FIG. 6 is a diagram showing a torque limiting rate
FIG. 7 is a characteristic diagram of torque for driving the electric motor when the state of charge of the battery is higher than the upper threshold value.
FIG. 8 is a characteristic diagram of the driving torque of the electric motor when the state of charge of the battery is lower than the upper threshold and higher than the lower threshold.
FIG. 9 is a characteristic diagram of torque for driving the electric motor when the state of charge of the battery is lower than the lower threshold.
FIG. 10 is a diagram showing map data for controlling the lock-up clutch.
FIG. 11 is a diagram showing a change characteristic for obtaining an addition torque.
FIG. 12 is a flowchart of the control operation.
FIG. 13 is a time chart based on experimental results.
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment.
FIG. 15 is a time chart based on experimental results.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Electric motor
5 Torque converter
5a Lock-up clutch
6 Transmission
H Control means

Claims (2)

エンジンと、そのエンジンをアシストする電動モータと、トルクコンバータ付きの変速機と、前記トルクコンバータに対するロックアップクラッチと、前記エンジン及び前記電動モータの作動を制御し、且つ、前記ロックアップクラッチの締結状態を切り換え制御する制御手段とが備えられているハイブリッド車両であって、
前記制御手段が、
前記ロックアップクラッチが締結解除状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクを出力するように、前記電動モータの作動を制御し、
且つ、前記ロックアップクラッチが締結状態であれば、アクセル操作量の情報を含む走行用駆動情報に基づいて求められる走行駆動用トルクと前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量の情報に基づいて求められる加算用トルクとを加算して得られた増大補正トルクを出力するように、前記電動モータの作動を制御するよう構成されているハイブリッド車両。
An engine, an electric motor that assists the engine, a transmission with a torque converter, a lockup clutch for the torque converter, an operation of the engine and the electric motor, and an engagement state of the lockup clutch And a hybrid vehicle equipped with a control means for switching and controlling
The control means is
If the lock-up clutch is in a disengaged state, the operation of the electric motor is controlled so as to output a traveling drive torque obtained based on the traveling drive information including information on the accelerator operation amount,
If the lock-up clutch is in the engaged state, the travel drive torque obtained based on the travel drive information including the information on the accelerator operation amount and the information on the increase amount per unit time of the rotation speed of the engine are used. A hybrid vehicle configured to control the operation of the electric motor so as to output an increase correction torque obtained by adding the addition torque obtained in this manner.
前記制御手段が、
前記エンジンの回転速度の単位時間当りの増加量が大きいほど大となる値として前記加算用トルクを求めるよう構成されている請求項1記載のハイブリッド車両。
The control means is
The hybrid vehicle according to claim 1, wherein the torque for addition is calculated as a value that increases as the amount of increase in the rotational speed of the engine per unit time increases.
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