JP2009018739A - Hybrid vehicle and control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、走行用の動力を出力する内燃機関とこの内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機とこの出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機と電力のやり取りを行なう唯一の蓄電装置としてのキャパシタとを備えるハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method therefor, and more specifically, an internal combustion engine that outputs driving power, an output shaft motor that inputs / outputs power to / from the output shaft of the internal combustion engine, and an on-vehicle unit that includes the output shaft motor. The present invention relates to a hybrid vehicle including a capacitor as a single power storage device that exchanges electric power with a plurality of electric motors, and a method for controlling such a hybrid vehicle.
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジンのクランクシャフトにキャリアが接続されると共に車軸側にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続されたモータMG1と、プラネタリギヤのリングギヤに接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2と電力のやり取りを行なう二次電池として構成されたバッテリとを備え、エンジンを始動するときにはバッテリの出力制限をバッテリの若干の劣化を伴う程度の所定超過出力分だけ拡張するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、こうしたバッテリの出力制限を拡張することにより、エンジンをより確実に始動している。
上述のハイブリッド車では、二次電池として構成されたバッテリの若干の劣化を伴う程度にバッテリの出力制限を超過することによりエンジンの始動性を良好なものとしているが、車両の運動エネルギを電力として回収したり走行用の動力を出力する電動機とこの電動機により回生された電力を蓄えたりこの電動機に電力を供給する唯一の蓄電装置としてのキャパシタとを搭載するハイブリッド車では、キャパシタの若干の劣化を伴う程度の出力制限の拡張は、キャパシタの破損に直接の要因となるため、考えることは困難である。一方、キャパシタの使用電圧範囲の上限は、キャパシタの上限電圧(耐圧)に対して余裕をもった目標電圧が用いられ、キャパシタの使用電圧範囲の下限は、キャパシタからの電力の供給を受けて駆動する電動機の性能を十分に発揮させる必要からできる限り目標電圧に近い状態とするために車両の制動の際に電動機で回生される電力により目標電圧にすることができる電圧が用いられる。このため、キャパシタの実質的な電圧が使用電圧範囲となるようキャパシタの入出力制限が設定されることになる。特にレース用に開発されたハイブリッド車では、サーキット毎に車両の制動の際に電動機で回生される電力が異なることからサーキット毎にキャパシタの使用電圧範囲の下限を設定するのが望ましい。こうしたキャパシタの入出力制限を用いてエンジンを始動する際に、キャパシタの実質的な電圧が使用電圧範囲の下限近傍にあるときには、エンジンを始動することができない場合が生じ、不都合である。 In the above hybrid vehicle, the engine startability is improved by exceeding the battery output limit to the extent that the battery configured as a secondary battery is slightly deteriorated. However, the kinetic energy of the vehicle is used as electric power. In a hybrid vehicle equipped with a motor that collects or outputs driving power and a capacitor as the only power storage device that stores electric power regenerated by this motor or supplies electric power to this motor, the capacitor slightly deteriorates. The accompanying increase in output limit is a direct factor in capacitor failure and is difficult to consider. On the other hand, the upper limit of the working voltage range of the capacitor is a target voltage having a margin with respect to the upper limit voltage (withstand voltage) of the capacitor, and the lower limit of the working voltage range of the capacitor is driven by the supply of power from the capacitor. In order to bring the state of the electric motor to be sufficiently close to the target voltage as much as possible, a voltage that can be made the target voltage by the electric power regenerated by the electric motor when braking the vehicle is used. For this reason, the input / output restriction of the capacitor is set so that the substantial voltage of the capacitor falls within the use voltage range. In particular, in a hybrid vehicle developed for racing, it is desirable to set the lower limit of the working voltage range of the capacitor for each circuit because the electric power regenerated by the electric motor is different for each circuit when the vehicle is braked. When starting the engine using such capacitor input / output restrictions, if the substantial voltage of the capacitor is near the lower limit of the operating voltage range, the engine may not be started, which is inconvenient.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、走行用の動力を出力する内燃機関とこの内燃機関の出力軸に動力を入出力する電動機と唯一の蓄電装置としてのキャパシタとを備える車両において、内燃機関をより確実に始動すること主目的とする。 A hybrid vehicle and a control method thereof according to the present invention are provided in an internal combustion engine that includes an internal combustion engine that outputs driving power, an electric motor that inputs and outputs power to and from an output shaft of the internal combustion engine, and a capacitor that is the only power storage device. The main purpose is to start the engine more reliably.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle of the present invention and its control method employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明のハイブリッド車は、
走行用の動力を出力する内燃機関と、
前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機と、
前記出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機と電力のやり取りを行なう唯一の蓄電装置としてのキャパシタと、
前記内燃機関が運転されているときには前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記複数の電動機を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記出力軸用電動機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記出力軸用電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine that outputs driving power;
An output shaft motor that inputs and outputs power to and from the output shaft of the internal combustion engine;
A capacitor as the only power storage device that exchanges power with a plurality of on-vehicle motors including the output shaft motor;
When the internal combustion engine is in operation, the plurality of electric motors are controlled using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor, and when an instruction to start the internal combustion engine is given, An electric motor that controls the output shaft motor so that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using a drive restriction based on a starting voltage range in which a voltage lower than a lower limit voltage of the operating voltage range is a lower limit voltage Control means;
It is a summary to provide.
この本発明のハイブリッド車では、内燃機関が運転されているときには、唯一の蓄電装置であるキャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機を制御する。これにより、キャパシタを運転時電圧範囲内で充放電し、複数の電動機の性能を十分に発揮させて走行することができる。内燃機関の始動指示がなされたときには、運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて出力軸用電動機により内燃機関がクランキングされるよう出力軸用電動機を制御する。これにより、より確実に内燃機関を始動することができる。 In the hybrid vehicle of the present invention, when the internal combustion engine is in operation, the output limit of the internal combustion engine is applied to the output shaft of the internal combustion engine using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor that is the only power storage device. A plurality of on-vehicle motors including an output shaft motor that inputs and outputs power are controlled. As a result, the capacitor can be charged and discharged within the operating voltage range and the performance of the plurality of electric motors can be fully exerted to travel. When the internal combustion engine is instructed to start, output is performed so that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using the drive restriction based on the starting voltage range having a voltage lower than the lower limit voltage of the operating voltage range. Control the shaft motor. Thereby, an internal combustion engine can be started more reliably.
こうした本発明のハイブリッド車において、前記始動時電圧範囲の下限電圧は、前記出力軸用電動機により前記内燃機関をアイドル回転数でモータリングすることができる電力を前記キャパシタから供給することができる電圧として設定されてなるものとすることもできる。こうすれば、内燃機関をアイドル回転数でモータリングして始動することができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the lower limit voltage of the start-up voltage range is a voltage that can supply, from the capacitor, electric power that can motor the internal combustion engine at an idle speed by the output shaft motor. It can also be set. If it carries out like this, an internal combustion engine can be motored and started at idle rotation speed.
また、本発明のハイブリッド車において、前記ハイブリッド車はレース用の車両であり、前記運転時電圧範囲の下限電圧は、レース用のコースを走行したときに該コースにおいて最も大きな出力が要求される箇所の直前で車両の制動の際に前記複数の電動機の少なくとも一部を回生制御することにより得られる電力により前記キャパシタの電圧が前記運転時電圧範囲の上限電圧となるように設定されてなる電圧である、ものとすることもできる。こうすれば、複数の電動機の性能を十分に発揮させて走行することができる。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention, the hybrid vehicle is a racing vehicle, and the lower limit voltage of the driving voltage range is a portion where the highest output is required in the course when the race course is run. A voltage that is set so that the voltage of the capacitor becomes the upper limit voltage of the operating voltage range by electric power obtained by regenerative control of at least a part of the plurality of electric motors immediately before braking of the vehicle. There can be. If it carries out like this, it can drive | work, fully exhibiting the performance of a some electric motor.
さらに、本発明のハイブリッド車において、前記複数の電動機は、前記内燃機関の出力軸に接続された車軸とは異なる第2の車軸に動力を入出力可能な第2電動機を備えるものとすることもできる。この場合、前記第2電動機は、前記第2の車軸に取り付けられた車輪に直接動力を出力するインホイールモータであるものとすることもできる。 Furthermore, in the hybrid vehicle of the present invention, the plurality of electric motors may include a second electric motor capable of inputting / outputting power to / from a second axle different from the axle connected to the output shaft of the internal combustion engine. it can. In this case, the second electric motor may be an in-wheel motor that directly outputs power to a wheel attached to the second axle.
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
走行用の動力を出力する内燃機関と、前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機と、前記出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機と電力のやり取りを行なう唯一の蓄電装置としてのキャパシタと、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関が運転されているときには前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記複数の電動機を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記出力軸用電動機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記出力軸用電動機を制御する、
ことを特徴とする。
The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine that outputs driving power, an output shaft motor that inputs and outputs power to and from the output shaft of the internal combustion engine, and the only one that exchanges power with a plurality of on-vehicle motors including the output shaft motor A method for controlling a hybrid vehicle comprising a capacitor as a power storage device,
When the internal combustion engine is in operation, the plurality of electric motors are controlled using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor, and when an instruction to start the internal combustion engine is given, Controlling the output shaft motor such that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using a drive restriction based on a starting voltage range having a lower voltage than a lower limit voltage of the operating voltage range;
It is characterized by that.
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、内燃機関が運転されているときには、唯一の蓄電装置であるキャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機を制御する。これにより、キャパシタを運転時電圧範囲内で充放電し、複数の電動機の性能を十分に発揮させて走行することができる。内燃機関の始動指示がなされたときには、運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて出力軸用電動機により内燃機関がクランキングされるよう出力軸用電動機を制御する。これにより、より確実に内燃機関を始動することができる。 In this hybrid vehicle control method of the present invention, when the internal combustion engine is in operation, the internal combustion engine is controlled using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor, which is the only power storage device. A plurality of on-vehicle motors including an output shaft motor that inputs and outputs power to and from the output shaft are controlled. As a result, the capacitor can be charged and discharged within the operating voltage range and the performance of the plurality of electric motors can be fully exerted to travel. When the internal combustion engine is instructed to start, output is performed so that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using the drive restriction based on the starting voltage range having a voltage lower than the lower limit voltage of the operating voltage range. Control the shaft motor. Thereby, an internal combustion engine can be started more reliably.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としてのレース用に開発されたハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、左右前輪29a,29bに取り付けられた二つの前輪用モータ24,26を有する前輪駆動系21と、エンジン32とエンジン32のクランクシャフト33に取り付けられたモータ36とからの動力をトランスミッション34とデファレンシャルギヤ38とを介して左右後輪39a,39bに出力する後輪駆動系31と、前輪用モータ24,26やモータ36と電力のやり取りを行なうキャパシタ50と、左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに取り付けられたホイールシリンダ66a,66b,68a,68bに油圧を作用させることにより制動トルクを付与する電子制御式油圧ブレーキユニット(以下、「ECB」という。)60と、ハイブリッド自動車20の全体をコントロールするメイン電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a
前輪用モータ24,26は、同期発電電動機や減速機、ハブベアリング等を一体化したいわゆるインホイールモータとして構成された互いに同一のものであり、インバータ42,44を介してキャパシタ50と電力のやりとりを行なう。すなわち、前輪用モータ24,26は、左右前輪29a,29bに対して制動力や駆動力を左右独立に分配して出力可能な動力ユニットとして機能する。前輪用モータ24,26は、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という。)40により駆動制御を受けている。
The
エンジン32は、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン32の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するメイン電子制御ユニット70により燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受けている。
The
トランスミッション34は、例えば油圧駆動の6速の変速機として構成されており、ドライバーによるアップスイッチ81やダウンスイッチ82の操作に基づく信号を入力するメイン電子制御ユニット70によりアップシフトやダウンシフトが行なわれるよう変速制御される。
The
モータ36は、発電機として作動することができると共に電動機として作動可能な周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ46を介してキャパシタ50と電力のやりとりを行なう。モータ36は、前輪用モータ24,26と同様に、モータECU40により駆動制御を受けている。モータECU40には、前輪用モータ24,26やモータ36を駆動制御するために必要な信号、例えば前輪用モータ24,26やモータ36の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ25,27,37からの信号や図示しない電流センサにより検出される前輪用モータ24,26やモータ36に印加される相電流等が入力されており、モータECU40からは、インバータ42,44,46へのスイッチング制御信号が出力される。インバータ42,44,46は、それぞれ6つのスイッチング素子と6つのダイオードとからなる周知のインバータ回路として構成されており、正極母線および負極母線がキャパシタ50の入出力端子に接続されている。モータECU40は、メイン電子制御ユニット70と通信しており、メイン電子制御ユニット70からの制御信号によって前輪用モータ24,26やモータ36を駆動制御すると共に必要に応じて前輪用モータ24,26やモータ36の運転状態に関するデータをメイン電子制御ユニット70に出力する。なお、モータECU40は、回転位置検出センサ25,27,37からの信号に基づいて前輪用モータ24,26やモータ36の回転数Nfl,Nfr,Nmも演算している。
The motor 36 is configured as a well-known synchronous generator motor that can operate as a generator and can operate as an electric motor, and exchanges electric power with the capacitor 50 via an
キャパシタ50は、例えば電気二重層キャパシタとして構成されており、キャパシタ用電子制御ユニット(以下、「キャパシタECU」という。)52により充放電の制御が行なわれている。キャパシタECU52には、キャパシタ50の端子間に取り付けられた電圧センサ54により検出されるキャパシタ50の端子間電圧Vcapやキャパシタ50からの電力ラインに取り付けられた電流センサ56により検出されるキャパシタ50を流れる電流Icap,キャパシタ50に取り付けられた温度センサ58により検出されるキャパシタ50の温度Tcapなどが入力されている。キャパシタECU52は、メイン電子制御ユニット70と通信しており、必要に応じてメイン電子制御ユニット70に充放電に必要な制御信号を送信したり、キャパシタ50の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット70に出力する。
The capacitor 50 is configured as, for example, an electric double layer capacitor, and charging / discharging is controlled by a capacitor electronic control unit (hereinafter referred to as “capacitor ECU”) 52. The
ECB60は、ブレーキペダル85の踏み込みにより加圧されるマスタシリンダ61と、マスタシリンダ61の圧力(ブレーキ踏力)に応じて車両に作用させるべき制動力のうちのECB60の分担割合に応じた制動トルクが左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに作用するようにホイールシリンダ66a,66b,68a,68bへの油圧を調整するブレーキアクチュエータ64と、ブレーキアクチュエータ64を駆動制御するブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という。)62と、を備える。ブレーキECU62には、マスタシリンダ61に取り付けられたマスタシリンダ圧センサ61aにより検出されるマスタシリンダ圧(ブレーキ踏力Fb)や左右前輪29a,29bおよび左右後輪39a,39bに設けられた図示しない車輪速センサからの車輪速などが入力されており、ブレーキECU62からはブレーキアクチュエータ64への駆動信号が出力されている。ブレーキECU62は、メイン電子制御ユニット70と通信しており、メイン電子制御ユニット70からの制御信号によって左右前輪29a,29bや左右後輪39a,39bに制動トルクを作用させると共に必要に応じてECB60の状態に関するデータをメイン電子制御ユニット70に出力する。
The
メイン電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。メイン電子制御ユニット70には、ステアリングに取り付けられてトランスミッション34のアップシフトやダウンシフトを指示するアップスイッチ81やダウンスイッチ82からの信号やアクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBPなどが入力ポートを介して入力されている。メイン電子制御ユニット70は、上述したように、モータECU40やキャパシタECU52,ブレーキECU62と通信ポートを介して接続されており、モータECU40やキャパシタECU52,ブレーキECU62と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The main
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、アクセルペダル83の踏み込み量に応じてエンジン32の吸入空気量などを調整すると共にキャパシタ50に蓄えられた電力を用いてモータ36からトルク出力を行ない、ブレーキペダル85の踏み込み力(踏力)に応じたブレーキトルクをECB60と前輪用モータ24,26とから出力し、前輪用モータ24,26の回生トルクの出力により得られる回生電力をキャパシタ50に蓄える。実施例では、レース用の車両としてハイブリッド自動車20を構成しているため、キャパシタ50の制御としては、キャパシタ50の最大電圧(耐圧)Vmaxより1割〜2割程度低い電圧を上限電圧Vhiとしてキャパシタ50の入力制限を行ない、前輪用モータ24,26からの回生トルクの出力によりレース用のコースを走行したときにコースにおいて最も大きな出力が要求される箇所(例えば、長い直線の入口)の直前でキャパシタ50の電圧が上限電圧Vhiとなるようにコース毎に設定された最低電圧Vsetをキャパシタ50の下限電圧Vlowとして設定して出力制限を行なう。例えば、耐圧が900Vのキャパシタを用いた場合、上限電圧Vhiとしてはコースに無関係に750Vや800Vなどを用い、下限電圧VlowとしてはAコースでは500Vを用い、Bコースでは580Vを用いるなどとして運用するのである。このように下限電圧Vlowをコース毎に設定するのは、コース上で最もモータ36からの出力が要求される箇所で最大出力によりモータ36を駆動するためである。したがって、実施例のハイブリッド自動車20では、上限電圧Vhiと下限電圧Vlowとによって設定されるキャパシタ50の使用電圧範囲に基づくキャパシタ50の入出力制限Win,Woutを用いてモータ36や前輪用モータ24,26を駆動制御することになる。なお、キャパシタ50の出力制限Woutの設定については後述する。
The
次に、実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン32の始動する際の動作について説明する。図2は、エンジン32を始動するときにメイン電子制御ユニット70により実行される始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンが実行されると、メイン電子制御ユニット70のCPU72は、まず、対象のコースに設定されたキャパシタ50の下限電圧Vlowとして用いる電圧Vsetより小さな始動用電圧Vstartをキャパシタ50の下限電圧Vlowとして設定する(ステップS100)。ここで、始動用電圧Vstartとしては、実施例では、モータ36によりエンジン32をアイドル回転数Nidlでモータリングするのに必要な電力を供給することができる最低電圧かこの電圧より若干高い電圧を用いている。モータ36やエンジン32にもよるが、例えば、耐圧が900Vのキャパシタを用いた場合、120Vや150Vなどを用いることができる。即ち、エンジン32を運転して走行しているときには、キャパシタ50の使用電圧範囲は上限電圧Vhiと電圧Vsetが設定された下限電圧Vlowとなり、エンジン32を始動するときには、キャパシタ50の使用電圧範囲は上限電圧Vhiと始動用電圧Vstartが設定された下限電圧Vlowとなる。
Next, the operation of the
そして、モータ36の回転数Nmやエンジン32の回転数Ne,キャパシタ50の端子間電圧Vcapなどを入力し(ステップS110)、入力したキャパシタ50の端子間電圧Vcapと設定した下限電圧Vlowとを用いてキャパシタ50の出力制限Woutを設定する(ステップS120)。実施例では、キャパシタ50の端子間電圧Vcapから下限電圧Vlowを減じた値が所定値(例えば上限電圧Vhiの5%)以上のときにはキャパシタ50の定格最大出力を出力制限Woutとして設定し、キャパシタ50の端子間電圧Vcapから下限電圧Vlowを減じた値が所定値未満のときにはキャパシタ50の端子間電圧Vcapが下限電圧Vlowに近づくほど小さくなるように、そしてキャパシタ50の端子間電圧Vcapが下限電圧Vlowに至ったときに値0となるように出力制限Woutを設定するものとした。キャパシタ50の端子間電圧Vcapと出力制限Woutとの関係の一例を図3に示す。図中、実線は始動用電圧Vstartが下限電圧Vlowに設定されたときの出力制限Woutを示し、一点鎖線は電圧Vsetが下限電圧Vlowに設定されたときの出力制限Woutを示す。このように、始動用電圧Vstartが設定された下限電圧Vlowを用いてキャパシタ50の出力制限Woutを設定することにより、エンジン32をより確実に始動することができる。なお、モータ36の回転数Nmについては、回転位置検出センサ37からの信号により演算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。また、エンジン32の回転数Neについては、クランクシャフト33に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号により演算されてRAM76に記憶されたものを読み出すことにより入力するものとした。さらに、キャパシタ50の端子間電圧Vcapについては、電圧センサ54により検出されたものをキャパシタECU52から通信により入力するものとした。
Then, the rotational speed Nm of the motor 36, the rotational speed Ne of the
こうしてキャパシタ50の出力制限Woutを設定すると、エンジン32をモータリングするためのトルクとして予め設定されたトルクTmsetを仮モータトルクTmtmpと設定すると共に(ステップS130)、設定した出力制限Woutをモータ36の回転数Nmで除してモータ36から出力してもよい最大トルクとしてのトルク制限Tmaxを計算し(ステップS140)、仮モータトルクTmtmpとトルク制限Tmaxとのうち小さい方をモータ36のトルク指令Tm*として設定してモータECU40に送信して(ステップS150)、このエンジン32の回転数Neがアイドル回転数Nidlに至るまでステップS110からステップS150の処理を繰り返す(ステップS160)。そして、エンジン32の回転数Neがアイドル回転数Nidlに至ると燃料噴射制御や点火制御を開始して(ステップS170)、エンジン32が完爆するのを確認し(ステップS180)、キャパシタ50の下限電圧Vlowに対象のコースに設定されている電圧Vsetを設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。
When the output limit Wout of the capacitor 50 is set in this way, the torque Tmset preset as the torque for motoring the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン32を始動するときには、キャパシタ50の下限電圧Vlowとして対象のコースを走行する際に設定されている電圧Vsetより低い始動用電圧Vstartを用いてモータ36によりエンジン32をモータリングして始動するから、エンジン32をより確実に始動することができる。しかも、始動用電圧Vstartとしてモータ36によりエンジン32をアイドル回転数Nidlでモータリングするのに必要な電力を供給することができる最低電圧かこの電圧より若干高い電圧を用いるから、エンジン32をアイドル回転数Nidlまでモータリングしてから始動することができる。
According to the
実施例のハイブリッド自動車20では、始動用電圧Vstartとして、モータ36によりエンジン32をアイドル回転数Nidlでモータリングするのに必要な電力を供給することができる最低電圧かこの電圧より若干高い電圧を用いるものとしたが、対象のコースを走行する際に設定されている電圧Vsetより低い電圧であれば如何なる電圧としても構わない。
In the
実施例のハイブリッド自動車20では、キャパシタ50の端子間電圧Vcapから下限電圧Vlowを減じた値が所定値以上のときにはキャパシタ50の定格最大出力を出力制限Woutとして設定し、キャパシタ50の端子間電圧Vcapから下限電圧Vlowを減じた値が所定値未満のときにはキャパシタ50の端子間電圧Vcapが下限電圧Vlowに近づくほど小さくなるように、そしてキャパシタ50の端子間電圧Vcapが下限電圧Vlowに至ったときに値0となるように出力制限Woutを設定するものとしたが、キャパシタ50の端子間電圧Vcapが下限電圧Vlowに至ったときに値0を出力電圧Woutに設定するものとすれば、如何なる手法により出力制限Woutを設定するものとしても構わない。
In the
実施例では、レース用のハイブリッド自動車20に本発明を適用した場合について説明したが、一般の公道を走行するハイブリッド自動車に本発明を適用してもよい。
In the embodiment, the case where the present invention is applied to the
実施例では、前輪に取り付けられたインホイールモータとしての前輪用モータ24,26と、エンジン32のクランクシャフト33に取り付けられたモータ36と、前輪用モータ24,26やモータ36と電力のやり取りが可能なキャパシタ50とを備えるハイブリッド自動車20に本発明を適用した場合について説明したが、走行用の動力を出力する内燃機関と、この内燃機関の出力軸に動力を入出力する電動機と、この電動機を含む車載された複数の電動機と電力のやり取りを行なう唯一の蓄電装置としてのキャパシタと、を備える自動車であれば如何なる自動車に適用するものとしてもよい。
In the embodiment, the
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン32が「内燃機関」に相当し、モータ36が「出力軸用電動機」に相当し、モータ36や前輪用モータ24,26が「複数の電動機」に相当し、キャパシタ50が「キャパシタ」に相当し、エンジン32を運転して走行しているときには、上限電圧Vhiと電圧Vsetが設定された下限電圧Vlowとからなるキャパシタ50の使用電圧範囲に基づく入出力制限Win,Woutを用いてモータ36や前輪用モータ24,26を制御し、エンジン32を始動するときには、上限電圧Vhiと電圧Vsetより低い始動用電圧Vstartとからなるキャパシタ50の使用電圧範囲に基づく入出力制限Win,Woutを用いてエンジン32をアイドル回転数Nidlまでモータリングして始動するようモータ36を制御する図2の始動時制御ルーチンを実行するメイン電子制御ユニット70やトルク指令Tm*に基づいてモータ36を制御するモータECU40とが「電動機制御手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
本発明のハイブリッド車において、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油等の炭化水素系の燃料により動力を出力するものに限定されるものではなく、如何なるタイプの内燃機関としても構わない。「出力軸用電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータ36に限定されるものではなく、内燃機関の出力軸に動力を入出力することができるものであれば如何なるタイプの電動機としても構わない。「キャパシタ」としては、電気二重層キャパシタとして構成されたキャパシタ50に限定されるものではなく、蓄電可能なものであれば如何なるタイプのキャパシタとしても構わない。「電動機制御手段」としては、エンジン32を運転して走行しているときには、上限電圧Vhiと電圧Vsetが設定された下限電圧Vlowとからなるキャパシタ50の使用電圧範囲に基づく入出力制限Win,Woutを用いてモータ36や前輪用モータ24,26を制御し、エンジン32を始動するときには、上限電圧Vhiと電圧Vsetより低い始動用電圧Vstartとからなるキャパシタ50の使用電圧範囲に基づく入出力制限Win,Woutを用いてエンジン32をアイドル回転数Nidlまでモータリングして始動するようモータ36を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関が運転されているときにはキャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて複数の電動機を制御し、内燃機関の始動指示がなされたときには運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて出力軸用電動機により内燃機関がクランキングされるよう出力軸用電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
In the hybrid vehicle of the present invention, the “internal combustion engine” is not limited to the one that outputs power by a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine. The “output shaft motor” is not limited to the motor 36 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of motor as long as it can input and output power to the output shaft of the internal combustion engine. I do not care. The “capacitor” is not limited to the capacitor 50 configured as an electric double layer capacitor, and may be any type of capacitor as long as it can store electricity. As the “motor control means”, when the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、車両や蓄電装置の製造産業に利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of vehicles and power storage devices.
20 ハイブリッド自動車、21 前輪駆動系、24,26 前輪用モータ、25,27 回転位置検出センサ、29a,29b 前輪、31 後輪駆動系、32 エンジン、33 クランクシャフト、34 トランスミッション、36 モータ、37 回転位置検出センサ、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 後輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、42,44,46 インバータ、50 キャパシタ、52 キャパシタ用電子制御ユニット(キャパシタECU)、54 電圧センサ、56 電流センサ、58 温度センサ、60 電子制御式油圧ブレーキユニット(ECB)、61 マスタシリンダ、61a マスタシリンダ圧センサ、62 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、64 ブレーキアクチュエータ、66a,66b,68a,68b ホイールシリンダ、70 メイン電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、81 アップスイッチ、82 ダウンスイッチ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ。
20 hybrid vehicle, 21 front wheel drive system, 24, 26 front wheel motor, 25, 27 rotational position detection sensor, 29a, 29b front wheel, 31 rear wheel drive system, 32 engine, 33 crankshaft, 34 transmission, 36 motor, 37 rotation Position detection sensor, 38 differential gear, 39a, 39b rear wheel, 40 motor electronic control unit (motor ECU), 42, 44, 46 inverter, 50 capacitor, 52 capacitor electronic control unit (capacitor ECU), 54 voltage sensor, 56 current sensor, 58 temperature sensor, 60 electronically controlled hydraulic brake unit (ECB), 61 master cylinder, 61a master cylinder pressure sensor, 62 electronic control unit for brake (brake ECU), 64
Claims (6)
前記内燃機関の出力軸に動力を入出力する出力軸用電動機と、
前記出力軸用電動機を含む車載された複数の電動機と電力のやり取りを行なう唯一の蓄電装置としてのキャパシタと、
前記内燃機関が運転されているときには前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記複数の電動機を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記出力軸用電動機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記出力軸用電動機を制御する電動機制御手段と、
を備えるハイブリッド車。 An internal combustion engine that outputs driving power;
An output shaft motor that inputs and outputs power to and from the output shaft of the internal combustion engine;
A capacitor as the only power storage device that exchanges power with a plurality of on-vehicle motors including the output shaft motor;
When the internal combustion engine is in operation, the plurality of electric motors are controlled using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor, and when an instruction to start the internal combustion engine is given, An electric motor that controls the output shaft motor so that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using a drive restriction based on a starting voltage range in which a voltage lower than a lower limit voltage of the operating voltage range is a lower limit voltage Control means;
A hybrid car with
前記ハイブリッド車は、レース用の車両であり、
前記運転時電圧範囲の下限電圧は、レース用のコースを走行したときに該コースにおいて最も大きな出力が要求される箇所の直前で車両の制動の際に前記複数の電動機の少なくとも一部を回生制御することにより得られる電力により前記キャパシタの電圧が前記運転時電圧範囲の上限電圧となるように設定されてなる電圧である、
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to claim 1 or 2,
The hybrid vehicle is a racing vehicle,
The lower limit voltage of the driving voltage range is a regenerative control of at least a part of the plurality of electric motors when braking the vehicle immediately before a place where the largest output is required in the course when the race course is run. Is a voltage that is set so that the voltage of the capacitor becomes the upper limit voltage of the operating voltage range by the electric power obtained by
Hybrid car.
前記内燃機関が運転されているときには前記キャパシタの使用電圧範囲として予め定められた運転時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記複数の電動機を制御し、前記内燃機関の始動指示がなされたときには前記運転時電圧範囲の下限電圧より低い電圧を下限電圧とする始動時電圧範囲に基づく駆動制限を用いて前記出力軸用電動機により前記内燃機関がクランキングされるよう前記出力軸用電動機を制御する、
ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。 An internal combustion engine that outputs driving power, an output shaft motor that inputs / outputs power to / from the output shaft of the internal combustion engine, and a plurality of vehicle-mounted motors including the output shaft motor are the only ones that exchange electric power. A method for controlling a hybrid vehicle comprising a capacitor as a power storage device,
When the internal combustion engine is in operation, the plurality of electric motors are controlled using a drive restriction based on a predetermined operating voltage range as a working voltage range of the capacitor, and when an instruction to start the internal combustion engine is given, Controlling the output shaft motor such that the internal combustion engine is cranked by the output shaft motor using a drive restriction based on a starting voltage range having a lower voltage than a lower limit voltage of the operating voltage range;
A control method for a hybrid vehicle.
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