| 【発明の名称】 |
ハイブリッド自動車の制御装置及びその制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】道岡 力
【氏名】山口 和行
【氏名】吉田 稔
【氏名】炭谷 俊弘
【氏名】栗本 隆志
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| 【要約】 |
【課題】バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲を越えないようにしてバッテリの損傷を確実に防止できるようにする。
【解決手段】バッテリの電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき、或いは設定下限値を下回るときに、バッテリの電圧を設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えるべく、モータ制御部に与える走行モータのトルク指令値を補正し、走行モータの消費電力或いは回生電力を調整制御する。ここで、走行モータのトルク指令値を補正は、ＶＣＵによる検出電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に入るまで、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる走行モータのトルク要求値から、ＶＣＵの制御周期である一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 動力源として内燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置において、リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリギヤから成る遊星ギヤユニットと、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸にその回転軸が連結された発電機と、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及び前記走行モータと連動して回転しその回転を車輪に伝達するカウンタギヤと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部による検出電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき或いは設定下限値を下回るときに前記走行モータのトルク指令値を補正して前記走行モータの消費電力或いは回生電力を調整して前記バッテリの電圧を前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に抑えるべく制御する制御部とを備えていることを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項２】 前記制御部は、前記電圧検出部による検出電圧が前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に入るよう、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる前記走行モータのトルク要求値から、一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより前記トルク指令値の補正を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド自動車の制御装置。
【請求項３】 動力源として内燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の制御方法において、リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリギヤから成る遊星ギヤユニットを設け、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸に発電機の回転軸を連結し、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及び前記走行モータと連動して車輪を回転し、前記バッテリの電圧を検出し、検出した電圧が予め設定した設定上限値を上回るとき或いは設定下限値を下回るときに、前記走行モータのトルク指令値を補正して前記走行モータの消費電力或いは回生電力を調整して前記バッテリの電圧を前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に抑えるべく制御することを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法。
【請求項４】 前記電圧検出部による検出電圧が前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に入るよう、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる前記走行モータのトルク要求値から、前記走行モータのトルク要求値から一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより前記トルク指令値の補正を行うことを特徴とする請求項３に記載のハイブリッド自動車の制御方法。
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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、動力源として内燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、遊星ギヤユニットの介在により、内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、地球環境保護の意識が世界的な規模で高まりを見せる中、自動車の排出ガス中の二酸化炭素量を低減するための具体策として、ガソリンエンジン及びモータを組み合わせた低公害車の実用車であるハイブリッド自動車が提案され、具体的には、例えば特開平９−１１７０１０号公報や特開平１０−２３８３８１号公報等に記載のものが提案されている。
【０００３】この種のハイブリッド自動車は大きく分けると、ガソリンエンジンを駆動することにより発生された回転を発電機に伝達してこれを駆動し、この発電機により得られる電力をバッテリに供給して充電し、更にこのバッテリの電力により駆動モータを駆動するようにしたシリーズ（直列）方式のものと、ガソリンエンジン及びモータの両方で車両を駆動するパラレル（並列）方式のものとがある。
【０００４】そして、パラレル方式のハイブリッド自動車の場合、走行モータとガソリンエンジンとを切り換えて動力源としているが、このときの走行モータとガソリンエンジンの切り換えは、従来、例えば車速センサによる自車速やドライバによるアクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルのオン、オフ等に基づいて行われている。
【０００５】ところで、このような走行モータとガソリンエンジンとの切り換えを実現するために、従来パラレル方式では、図４に示すように、遊星ギヤユニット３を用いてガソリンエンジン１及び走行モータ２を結合することが行われている。
【０００６】この遊星ギヤユニット３は、図４に示すように、リングギヤ３１と、このリングギヤ３１の内側に配置されたサンギヤ３２と、リングギヤ３１及びサンギヤ３２の双方に噛合してサンギヤ３２の外周をリングギヤ３１の内周に沿って回る複数個のプラネタリギヤ３３とにより構成される。
【０００７】そして、各プラネタリギヤ３３とガソリンエンジン１の出力軸とがキャリアにより連結され、サンギヤ３２の軸にその回転軸が同軸に連結されて発電機５が設けられ、リングギヤ３１と一体的に回転する伝達ギヤ３５の回転がカウンタギヤ３６及びデフギヤ３７を介して車輪Ｗ（前輪）に伝えられる一方、バッテリ４により駆動される走行モータ２の回転も、カウンタギヤ３６及びデフギヤ３７を介して車輪Ｗに伝達されるように構成されている。尚、これとは逆に、リングギヤ３１に発電機５が連結され、サンギヤ３２に走行モータ２が連結されていてもよい。
【０００８】また、遊星ギヤユニット３の特性上、リングギヤ３１、プラネタリギヤ３３及びサンギヤ３２の回転数は、通常図５に示すように直線的に並ぶ。尚、リングギヤ３１の回転数は車速に比例し、プラネタリギヤ３３及びサンギヤ３２の回転はそれぞれガソリンエンジン１及び発電機５の回転数に比例する。
【０００９】更に、加速時などのガソリンエンジン１がトルクを発生して高出力状態で走行しているとき、つまり力行時には、図５中の実線のように、サンギヤ３２つまり発電機５の回転はプラスの値をとり、これは発電機５がガソリンエンジン１により回転駆動されること表わす。これに対して、車速が大きくガソリンエンジン１の発生トルクが小さいときには、図５中の１点鎖線に示すように、発電機５の回転はマイナスの値をとることになる。
【００１０】ところで、通常、バッテリ４には容量の大きなニッケル−水素電池が用いられるが、このニッケル−水素電池はその電圧の管理、制御を精度よく行わないと、液漏れによる損傷や発熱などを招くため、従来は電池電圧が予め設定された設定下限値から設定上限値までの範囲内で使用されるように充放電制御が厳密に行われている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし、バッテリ４の充電状態が低い、つまりバッテリ４の残存容量が少ない状態で、例えば急加速が行われてバッテリ４の電圧が予め設定された設定下限値を下回り、或いはバッテリ４の充電状態が高い、つまりバッテリ４の残存容量が十分な状態で、例えば走行モータ２による回生エネルギがバッテリ４に供給されてバッテリ４の電圧が予め設定された設定上限値を上回ると、バッテリ４の液洩れや発熱等を招いてバッテリ４が損傷し、走行不能になるという不都合が発生するおそれがあった。
【００１２】この発明が解決しようとする課題は、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲を越えないようにしてバッテリの損傷を確実に防止できるようにすることにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決するために、本発明のハイブリッド自動車の制御装置は、動力源として内燃機関及び走行モータを搭載し、バッテリの出力を走行モータに給電し、内燃機関及び走行モータを併用して走行するハイブリッド自動車の制御装置において、リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリギヤから成る遊星ギヤユニットと、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸にその回転軸が連結された発電機と、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及び前記走行モータと連動して回転しその回転を車輪に伝達するカウンタギヤと、前記バッテリの電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部による検出電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき或いは設定下限値を下回るときに前記走行モータのトルク指令値を補正して前記走行モータの消費電力或いは回生電力を調整して前記バッテリの電圧を前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に抑えるべく制御する制御部とを備えていることを特徴としている。
【００１４】このような構成によれば、バッテリの電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき、或いは設定下限値を下回るときに、制御部により、走行モータのトルク指令値が補正されて走行モータの消費電力或いは回生電力が調整され、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えられる。
【００１５】そのため、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲を越えることはなく、バッテリの液洩れや発熱等によるバッテリの損傷を防止でき、バッテリの損傷に伴う走行不能という事態を未然に回避することができる。
【００１６】また、本発明のハイブリッド自動車の制御装置では、前記制御部は、前記電圧検出部による検出電圧が前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に入るよう、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる前記走行モータのトルク要求値から、一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより前記トルク指令値の補正を行うことを特徴としている。
【００１７】こうすると、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲に入るように、走行モータの消費電力或いは回生電力を調整すべく走行モータのトルク指令値を補正することができる。
【００１８】また、本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、リングギヤ、このリングギヤの内側に配置されたサンギヤ、及び前記リングギヤと前記サンギヤとに噛合して前記サンギヤの外周を前記リングギヤの内周に沿い前記内燃機関の出力軸と一体的に回転する複数個のプラネタリギヤから成る遊星ギヤユニットを設け、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち一方の回転軸と同軸に発電機の回転軸を連結し、前記サンギヤまたは前記リングギヤのうち他方及び前記走行モータと連動して車輪を回転し、前記バッテリの電圧を検出し、検出した電圧が予め設定した設定上限値を上回るとき或いは設定下限値を下回るときに、前記走行モータのトルク指令値を補正して前記走行モータの消費電力或いは回生電力を調整して前記バッテリの電圧を前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に抑えるべく制御することを特徴としている。
【００１９】こうすれば、バッテリの電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき、或いは設定下限値を下回るときに、走行モータのトルク指令値が補正されて走行モータの消費電力或いは回生電力が調整され、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えられるため、バッテリの液洩れや発熱等によるバッテリの損傷を防止でき、バッテリの損傷に伴う走行不能という事態を未然に回避することができる。
【００２０】また、本発明のハイブリッド自動車の制御方法は、前記電圧検出部による検出電圧が前記設定下限値から前記設定上限値までの範囲内に入るよう、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる前記走行モータのトルク要求値から、前記走行モータのトルク要求値から一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより前記トルク指令値の補正を行うことを特徴としている。
【００２１】こうすることで、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲から入るように、走行モータの消費電力或いは回生電力を調整すべく走行モータのトルク指令値を補正することが可能になる。
【００２２】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。但し、図１は全体の概略構成図、図２及び図３は動作説明図である。
【００２３】図１に示すように、動力源としての内燃機関であるガソリンエンジン１及び走行モータ２が遊星ギヤユニット３を介して結合されると共に、走行モータ２の駆動用バッテリ４に充電電流を供給する発電機５が、図４に示すように、遊星ギヤユニット３を介してガソリンエンジン１に結合されている。尚、本実施形態においても、リングギヤ３１に発電機５が連結され、サンギヤ３２に走行モータ２が連結されていてもよい。
【００２４】更に、図１に示すように、バッテリ４の直流出力は、インバータ等から成るモータ制御部８により交流に変換されて走行モータ２に供給され、発電機５による交流発電出力は、ダイオード等の整流回路から成る発電機制御部９により直流に変換され、このようにしてバッテリ４に充電電流が供給されて充電が行われる。このとき、発電機制御部９により発電機５の回転数が可変制御されて充電電流の調整が行われる。尚、バッテリ４の出力電圧である２８８Ｖ程度の高電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０により１２Ｖの低電圧に変換されて各部に供給される。
【００２５】また、図１に示すように、車両統括制御装置（以下、ＶＣＵと称する）１２が設けられ、このＶＣＵ１２により、モータ制御部８、発電機制御部９を始め、各部の制御や、通常走行時及び停止時における電子スロットル１３の開度の制御などが行われる。
【００２６】更に、ＶＣＵ１２は、バッテリ４の電圧検出を行うと共に、アクセルペダルセンサ１４からのアクセルペダルの踏み込み量に応じた出力信号、及び車速センサ１５からの車速に応じた出力信号がＶＣＵ１２に入力され、これらの信号に基づき、ＶＣＵ１２はアクセルペダルの踏み込み量及び車速の検出を行う。このＶＣＵ１２による電圧検出処理が電圧検出部に相当する。
【００２７】また、ＶＣＵ１２は、バッテリ４の検出電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき、或いは設定下限値を下回るときに、バッテリ４の電圧を設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えるべく、モータ制御部８に与える走行モータ２のトルク指令値を補正し、走行モータ２の消費電力或いは回生電力を調整制御する。
【００２８】ここで、走行モータ２のトルク指令値の補正は、ＶＣＵ１２による検出電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に入るまで、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる走行モータのトルク要求値から、ＶＣＵ１２の制御周期である一定周期毎に予め定められた一定値を加減することにより行う。このＶＣＵ１２による走行モータ２のトルク指令値を補正処理が制御部に相当する。
【００２９】尚、走行モータ２に対するトルク要求値は、アクセルペダルセンサ１４の出力に基づくアクセルペダルの踏み込み量から算出することができ、ＶＣＵ１２によりその演算処理が行われる。
【００３０】従って、バッテリ４の残存容量が少ない状態において、例えば急加速が行われ、図２に示すように、バッテリ４の電圧が予め設定された設定下限値を下回ったときや、バッテリ４残存容量が十分で充電状態が高い状態において、例えば減速により走行モータ２による回生エネルギがバッテリ４に供給されて、バッテリ４の電圧が予め設定された設定上限値を上回ったときには、ＶＣＵ１２により、走行モータ２に対するトルク要求値から一定周期であるＶＣＵ１２の制御周期ΔＴ毎に予め定められた一定値ΔＭが加減され、走行モータ２に対するトルク指令値の補正が行われる。
【００３１】このとき、図３に示すように、算出されたトルク要求値に対して、ＶＣＵ１２の制御周期ΔＴ毎に一定値ΔＭが加算或いは減算され、その加算或いは減算毎にバッテリ４の電圧が検出されて設定下限値から設定上限値までの範囲に入ったかどうかが判断され、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲に入るまでこの加減算が繰り返される。
【００３２】そして、図２中の破線に示すように、上記したような走行モータ２のトルク指令値の補正を行わない場合には、バッテリ４の電圧が設定下限値を大きく下回ったり、或いは設定上限値を大きく上回ったりするのに対し、上記したように、ＶＣＵ１２により、走行モータ２に対するトルク指令値が補正されることによって、走行モータ２の消費電力或いは回生電力が調整され、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えられるのである。
【００３３】従って、上記した実施形態によれば、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲を越えることはなく、バッテリ４の液洩れや発熱等によるバッテリ４の損傷を防止でき、バッテリ４の損傷に伴う走行不能という事態を未然に回避することが可能になる。
【００３４】また、アクセルペダルの踏み込み量に基づいて決まる前記走行モータのトルク要求値から、走行モータ２のトルク要求値から一定周期毎に予め定められた一定値を加減してトルク指令値の補正を行うため、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲から出ないように、走行モータ２の消費電力或いは回生電力を調整すべく走行モータ２のトルク指令値を補正することができる。
【００３５】更に、このように走行モータ２のトルク指令値の補正を行うと、発電機制御部９やその他の補機類がバッテリ４に接続された状態であっても、バッテリ電圧を設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えことが可能である。
【００３６】なお、上記した実施形態では、走行モータ２のトルク要求値から一定値を加減する演算をＶＣＵ１２の制御周期毎に繰り返すようにしているが、この演算の繰り返し周期は、特にＶＣＵ１２の制御周期に限定されるものではなく、一定周期であればよい。更に、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内にあるときのトルク指令値を目標値とするフィードバック制御により、バッテリ４の電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲に入るように走行モータ２のトルク指令値の補正を行うようにしても構わない。
【００３７】また、ハイブリッド自動車の全体構成は、上記した各実施形態に限定されるものでないのは勿論である。
【００３８】また、上記した実施形態では、内燃機関をガソリンエンジン１とした場合について説明しているが、内燃機関は、特にガソリンエンジンに限定されるものでないのはいうまでもない。
【００３９】また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、請求項１、３に記載の発明によれば、バッテリの電圧が予め設定された設定上限値を上回るとき、或いは設定下限値を下回るときに、走行モータのトルク指令値が補正されて走行モータの消費電力或いは回生電力が調整されて、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲内に抑えられるため、バッテリの液洩れや発熱等によるバッテリの損傷を防止でき、バッテリの損傷に伴う走行不能という事態を未然に回避することができ、走行性能の良好なハイブリッド自動車を提供することが可能になる。
【００４１】また、請求項２、４に記載の発明によれば、バッテリの電圧が設定下限値から設定上限値までの範囲から出ないように、走行モータの消費電力或いは回生電力を調整すべく走行モータのトルク指令値を補正することが可能になる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００２９６７
【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年９月２７日（１９９９．９．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０５９８０
【弁理士】
【氏名又は名称】梁瀬 右司 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−９５１０６（Ｐ２００１−９５１０６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月６日（２００１．４．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２７１６０５ |
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