| 【発明の名称】 |
ハイブリッドシステム車両の制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】松田 文一
【氏名】浜井 九五
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| 【要約】 |
【課題】モータジェネレータとエンジンの最適制御を行い、ハイブリッドシステム車両の性能を向上する。
【解決手段】エンジン１０に連結されたモータジェネレータ１５と、運転状態に基づいてエンジン１０とモータジェネレータ１５のトルク目標値を設定するトルク配分手段２０と、エンジン１０のトルク目標値に基づいてエンジン１０の出力を制御する一方、モータジェネレータ１５のトルク目標値に基づいてモータジェネレータ１５を制御するコントローラ２０とを備えたハイブリッドシステム車両の制御装置において、モータジェネレータ１５の状態とモータジェネレータ１５のトルク目標値に応じてそのトルク目標値への指示トルクの変化量を設定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンに連結されたモータジェネレータと、運転状態に基づいてエンジンとモータジェネレータのトルク目標値を設定するトルク配分手段と、エンジンのトルク目標値に基づいてエンジンの出力を制御する一方、モータジェネレータのトルク目標値に基づいてモータジェネレータを制御するコントローラとを備えたハイブリッドシステム車両の制御装置において、モータジェネレータの状態とモータジェネレータのトルク目標値に応じてそのトルク目標値への指示トルクの変化量を設定することを特徴とするハイブリッドシステム車両の制御装置。
【請求項２】 モータジェネレータの指示トルク値に対するモータジェネレータの実際のトルクの遅れを検出する遅れ検出手段と、この遅れに基づいて前記指示トルクの変化量を変更する指示トルク変化量変更手段とを設けた請求項１に記載のハイブリッドシステム車両の制御装置。
【請求項３】 エンジンの状態に応じて前記指示トルクの変化量を変更する指示トルク変化量変更手段を設けた請求項１に記載のハイブリッドシステム車両の制御装置。
【請求項４】 前記トルク配分手段は、エンジンの暖機中はエンジンのトルク目標値を相対的に大きくし、モータジェネレータのトルク目標値を相対的に小さくする請求項１に記載のハイブリッドシステム車両の制御装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンとモータジェネレータを組み合わせたハイブリッドシステム車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から排気エミッションを改善するため、エンジンと電動モータ（モータジェネレータ）を組み合わせたハイブリッド車両が知られており、例えば特開平３ー１２１９２８号公報が知られている。
【０００３】これは、エンジンと電動モータを並列的に配置したパラレル式のハイブリッドシステムで、所定の走行条件ではエンジンの駆動力に電動モータの駆動力を加えて走行を行い、コーストまたは減速時には電動モータを発電機としてエネルギの回生を行ってエンジンの熱効率および排気エミッションを改善しようとするものであり、電動モータを駆動する場合には、エンジンと電動モータの駆動トルクの配分を可変制御して、エンジンの熱効率および排気エミッションが最良の状態となるように制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のハイブリッドシステム車両の制御装置にあっては、電動モータのレスポンスについて、リニアに制御を実施していなかった。即ち、電動モータを目標トルクに制御する場合、指示トルクを急激に大きくすると、図１０のように高トルク時にハンチングを起こしたりする。そのため、指示トルクの変化を緩やかにしてトルクを増加するようにしている。
【０００５】しかし、この場合、指示トルクの変化量を一定にしていたのでは、必ずしも電動モータの良好なレスポンスは得られず、加速時の加速不足を招く。また、同様に回生時のブレーキ不足および回生電力量の収集不足を招くという問題がある。
【０００６】この発明は、電動モータ、エンジンの最適な制御を行って、このような問題点を解決すると共に、ハイブリッドシステム車両の性能を向上することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジンに連結されたモータジェネレータと、運転状態に基づいてエンジンとモータジェネレータのトルク目標値を設定するトルク配分手段と、エンジンのトルク目標値に基づいてエンジンの出力を制御する一方、モータジェネレータのトルク目標値に基づいてモータジェネレータを制御するコントローラとを備えたハイブリッドシステム車両の制御装置において、モータジェネレータの状態とモータジェネレータのトルク目標値に応じてそのトルク目標値への指示トルクの変化量を設定する。
【０００８】第２の発明は、第１の発明において、モータジェネレータの指示トルク値に対するモータジェネレータの実際のトルクの遅れを検出する遅れ検出手段と、この遅れに基づいて指示トルクの変化量を変更する指示トルク変化量変更手段とを設ける。
【０００９】第３の発明は、第１の発明において、エンジンの状態に応じて指示トルクの変化量を変更する指示トルク変化量変更手段を設ける。
【００１０】第４の発明は、第１の発明において、トルク配分手段は、エンジンの暖機中はエンジンのトルク目標値を相対的に大きくし、モータジェネレータのトルク目標値を相対的に小さくする。
【００１１】
【発明の効果】第１の発明によれば、モータジェネレータのトルク目標値への最適な指示トルクを得て、力行時にモータジェネレータの高レスポンスを確保することができ、発進、加速性能を向上できる。また、減速時に良好なブレーキ性能を確保でき、エネルギの回生性能を向上できる。
【００１２】第２の発明によれば、モータジェネレータの一層高いレスポンスを確保することができる。
【００１３】第３の発明によれば、エンジンの暖機時にエンジンに合ったモータジェネレータのレスポンスを得ることができ、エンジンの正常な状態を保てる。
【００１４】第４の発明によれば、暖機性能が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】図１に示すように、エンジン１０は自動変速機１１を介して駆動軸１２、差動装置１３および駆動輪１４へ駆動力を伝達する。
【００１７】エンジン１０と並列的に配置されたモータジェネレータ１５は、プーリ１６およびベルト１７を介してエンジン１０のプーリ１８に連結されており、モータジェネレータ１５が発生したトルクは、エンジン１０を介して変速機１１から駆動軸１２へ伝達される一方、車両の減速時ではエンジン１０を介して駆動軸１２からのエネルギを回生してバッテリ１９へ充電を行う。
【００１８】モータジェネレータ１５は、エンジン１０の始動時にはエンジン１０のクランキングを行う始動手段として動作する一方、車両の発進または加速時等の所定の運転条件が成立したときには、エンジン１０のトルクにモータジェネレータ１５のトルクを付加して、発進、加速等を円滑に行うものである。
【００１９】ここで、車両の発進または加速時等でのエンジン１０とモータジェネレータ１５のトルク配分は、コントロールユニット２０によって制御される。コントロールユニット２０には、車両の運転状態を検出するため、アクセルペダルの開度（踏み込み量）ＡＣＳを検出するアクセル開度センサ３０と、駆動軸１２の回転数等から車速ＶＳＰを検出する車速センサ３１からの信号が入力される。また、エンジン１０の回転数を検出する回転数センサ３２、エンジン１０のトルクを検出するトルクセンサ３３、エンジン１０の冷却水温（油温でも良い）を検出する温度センサ３４と、モータジェネレータ１５の回転数を検出する回転数センサ３５、モータジェネレータ１５のトルクを検出するトルクセンサ３６等からの信号が入力される。
【００２０】コントロールユニット２０は、検出した車速ＶＳＰおよびアクセル開度ＡＣＳから運転状態を判定して、発進または加速状態であれば、所定のマップに基づいて、変速機１１に出力すべきトルクの目標値である出力トルク目標値Ｔ＊allをアクセル開度ＡＣＳをパラメータとして車速ＶＳＰに基づいて求めた後、所定のマップからモータジェネレータ１５が発生すべきトルクの目標値であるモータトルク目標値ＴM＊（ＴTARGET）を求める。同様に、出力トルク目標値Ｔ＊allから所定のマップより、エンジン１０が発生すべきトルクの目標値であるエンジントルク目標値ＴE＊を求める。
【００２１】コントロールユニット２０のエンジンコントロール部２１が、エンジントルク目標値ＴE＊に基づいてエンジン１０の燃料噴射制御や点火時期制御等を行って、エンジン１０が変速機１１に付与する実際のエンジントルクＴEをエンジントルク目標値ＴE＊へ一致させるよう制御する。
【００２２】また、コントロールユニット２０のモータジェネレータコントロール部２２が、モータトルク目標値ＴM＊に基づいてインバータ２３によってバッテリ１９の電力をモータジェネレータ１５に供給し、モータジェネレータ１５がエンジン１０を介して変速機１１へ付与する実際のモータトルクＴMをモータトルク目標値ＴM＊へ一致させるよう制御する。
【００２３】この場合、モータジェネレータコントロール部２２は、モータトルク目標値ＴM＊への指示トルクつまりインバータ２３からモータジェネレータ１５への供給電力をコントロールする指示トルクの変化量ｔ1（時定数）を制御して、モータトルクＴMを高レスポンスで目標値ＴM＊へ一致させるよう制御する。
【００２４】次に、コントロールユニット２０（モータジェネレータコントロール部２２）で行われる制御内容を図２のフローチャートを参照しながら説明する。なお、このフローチャートは前記各トルク目標値の演算を行った直後に行われるもので、例えば数ｍsec毎に実行されるものである。
【００２５】まず、ステップ１ではモータトルク目標値ＴM＊（ＴTARGET）を読み込む。
【００２６】ステップ２では、モータジェネレータ１５の現在の回転数ＮNOW，トルクＴNOWを読み込むと共に、モータトルク目標値ＴTARGETと現在のトルクＴNOWとの差である変位トルクΔＴを求め、その変位トルクΔＴと回転数ＮNOWとトルクＴNOWに基づき、図３のように設定した指示トルクマップから指示トルクの時定数ｔ1を読み込む。
【００２７】指示トルクマップは、回転数ＮNOW，トルクＴNOW、変位トルクΔＴの所定範囲毎にグループ（Ａ，Ｂ，…Ｘ）を形成して、グループ毎に指示トルクの時定数ｔ1（ａ，ｂ，…ｘ）を設定しており、グループのＸ側ほど小さな時定数ｔ1に設定している。また、グループ毎に、該当時定数ｔ1にて所定範囲のトルク目標値をインバータ２３に指示したときの指示トルク値と実際のトルクの遅れ時間の基準となる最大許容遅れｔ2と最小遅れｔ3とを設定している。なお、それぞれの時定数ｔ1は、基本的にハンチングを起こさない範囲で、モータジェネレータ１５の最高レスポンスを得る値に設定してある。
【００２８】指示トルクマップの該当グループから時定数ｔ1を読み込むと、ステップ３にてその時定数ｔ1にてモータトルク目標値ＴM＊をインバータ２３に指示する。この場合の指示トルク曲線は図４のようになる。
【００２９】これにより、モータジェネレータ１５のトルクが上昇して目標値ＴTARGETへ達するが、このときステップ４にて、図５のようにモータジェネレータ１５の指示トルク値に対する実際のトルクの遅れ時間Δｔを計測する。この場合、実際のトルクを数μsecのサンプリング周期でチェックして計測する。
【００３０】そして、ステップ５〜７ではΔｔを時定数ｔ1を読み込んだ指示トルクマップの該当グループの最大許容遅れｔ2、最小遅れｔ3と比較する。
【００３１】Δｔがｔ3≦Δｔ≦ｔ2のときは、時定数ｔ1が適正なため、ステップ８に進み、指示トルクマップのグループの選択を変更しない。
【００３２】Δｔ＜ｔ3のときは、時定数ｔ1が小さすぎるため、ステップ９に進み、指示トルクマップの選択すべきグループのランクを小さくする。
【００３３】Δｔ＞ｔ2のときは、時定数ｔ1が大きすぎるため、ステップ１０に進み、指示トルクマップの選択すべきグループのランクを大きくする。
【００３４】これらグループのランクの変更は次のトルク指示時に行う。
【００３５】したがって、モータジェネレータ１５の良好かつ高レスポンスを得ることができる。
【００３６】そして、ステップ１１ではエンジン１０の回転数ＮE、トルクＴE、冷却水温（または油温）Ｔempをチェックして、ステップ１２〜１５ではその回転数ＮE、トルクＴE、冷却水温Ｔempにより指示トルクマップのグループのランク判断を行う。
【００３７】この場合、図６のように回転数ＮE、トルクＴEの所定範囲毎に、冷却水温Ｔempの最低温度限界Ｔemp（min）、標準温度Ｔemp（Normal）、最大温度限界Ｔemp（max）等を設定したエンジン状態マップを設け、冷却水温ＴempがＴemp＞Ｔemp（Normal）のときは、指示トルクマップのグループのランクの変更を行わず（ステップ１６，１８）、Ｔemp＜Ｔemp（min）のときに、指示トルクマップの選択すべきグループのランクを小さくする（ステップ１７）。
【００３８】このランクの変更は次のトルク指示時に行うが、この際ランクを変更する代わりに、補正値を定めて、次のトルク指示時に該当グループの時定数ｔ1を補正するようにして良い。
【００３９】したがって、エンジン１０の暖機時にエンジンに合ったモータジェネレータ１５のレスポンスを得ることができる。
【００４０】このようにしたので、制御にハンチングを起こすことなく、力行時にモータジェネレータ１５の高レスポンスを得ることができ、発進、加速性能が向上する。
【００４１】この場合、モータジェネレータ１５の指示トルク値に対する実際のトルクの遅れに応じて指示トルクの時定数を変更するので、モータジェネレータ１５の一層高いレスポンスを得ることができる。
【００４２】また、エンジン１０の暖機時にエンジンに合ったモータジェネレータ１５のレスポンスを得て、負荷変動の少ないエンジン１０の正常な状態を保つことができる。
【００４３】なお、減速時にはモータジェネレータ１５からエネルギを回生してバッテリ１９へ充電するが、この場合車速ＶＳＰ等から減速トルク目標値ＴTARGETを求めて、モータジェネレータ１５の現在の回転数ＮNOW，トルクＴNOWと、減速トルク目標値ＴTARGETとトルクＴNOWとの差である変位トルクΔＴに基づき、前記指示トルクマップから指示トルクの時定数ｔ1を読み込んで、その時定数ｔ1にて減速トルク目標値ＴTARGETをインバータ２３へ指示する。即ち、回生時には目標値ＴTARGETが減少側となるだけのため、変位トルクΔＴの符号をとって、力行時と同様に制御する。したがって、図７に示すように減速時に良好なブレーキ性能を得ることができ、エネルギの回生性能が向上する。
【００４４】図８は本発明の別の実施の形態を示すもので、エンジン１０の冷却水温（油温でも良い）が所定値以下のときは、エンジン１０とモータジェネレータ１５のトルク配分を変えるようにしたものであるこの場合、冷却水温に基づき、図９に示す通常の状態に対して、エンジンのトルク目標値ＴE＊に冷却水温によって定めた所定値αをプラスして、その分をモータジェネレータのトルク目標値ＴM＊からマイナスする。
【００４５】このようにすれば、エンジン１０の暖機を促進することができる。なお、もちろん暖機中は、前述したようにモータジェネレータ１５の指示トルクの時定数ｔ1を大きくしている。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３９９７
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 政喜 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−９８６１２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月９日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２５７０５３ |
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