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JP2018086933A - ハイブリッド自動車 - Google Patents

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JP2018086933A
JP2018086933A JP2016231279A JP2016231279A JP2018086933A JP 2018086933 A JP2018086933 A JP 2018086933A JP 2016231279 A JP2016231279 A JP 2016231279A JP 2016231279 A JP2016231279 A JP 2016231279A JP 2018086933 A JP2018086933 A JP 2018086933A
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JP
Japan
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battery
cooperative control
regenerative cooperative
engine
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016231279A
Other languages
English (en)
Inventor
啓介 森崎
Keisuke Morisaki
啓介 森崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Priority to US15/801,484 priority patent/US10189477B2/en
Priority to CN201711212897.4A priority patent/CN108116390B/zh
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Abstract

【課題】ドライバビリティの低下を抑制する。
【解決手段】エンジンと、車両に制動力を付与可能な電動機と、電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキと、運転者のブレーキオン操作に基づいてエンジンと電動機と油圧ブレーキとから車両に制動力が付与されるように回生協調制御を実行する制御装置と、を備えるハイブリッド自動車において、バッテリの開放端電圧が第1所定電圧以上のときには、回生協調制御を制限する。これにより、バッテリの充電を抑制し、バッテリの開放端電圧が更に高くなるのを抑制することができる。また、エンジンブレーキは同様であるかその作用は小さくなるから、エンジンが吹け上がるのを抑止することができる。この結果、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと電動機と油圧ブレーキとから車両に制動力が付与する回生協調制御を実行するハイブリッド自動車に関する。
従来、この種の技術としては、電池の内圧を演算により推定し、推定した内圧が安全弁の開弁圧力より低く設定された充電禁止内圧より高いときには、電池の充電を禁止するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。これにより、内圧が高くなることにより安全弁が開弁し、電解液等が排出することによる電池の電気特性の低下を抑制している。
特開2007−124750号公報
上述の技術をハイブリッド自動車の駆動系のバッテリに適用すると、運転者のブレーキオン操作の際にバッテリの充電が禁止されることにより、エンジンが吹け上がる場合が生じ、乗員に違和感を与えるなど、ドライバビリティが低下する。また、バッテリの充電が禁止されても、バッテリからの放電は禁止されないから、放電過多の状態となり、バッテリの放電許容量が低下し、滑らかな駆動制御を行なうことができなくなり、ドライバビリティが低下する。
本発明のハイブリッド自動車は、ドライバビリティの低下を抑制することを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、
車両に制動力を付与可能な電動機と、
前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、
車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキと、
運転者のブレーキオン操作に基づいて前記エンジンと前記電動機と前記油圧ブレーキとから車両に制動力が付与されるように回生協調制御を実行する制御装置と、
を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御装置は、前記バッテリの開放端電圧が第1所定電圧以上のときには、前記回生協調制御を制限する、
ことを要旨とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、運転者のブレーキオン操作に基づいてエンジンと電動機と油圧ブレーキとから車両に制動力が付与されるように回生協調制御を実行する。ここで、回生協調制御は、エンジンブレーキと、電動機の回生制御による回生トルクと、油圧ブレーキによる制動力と、を協調させて作用させる制御を意味する。そして、バッテリの開放端電圧が第1所定電圧以上のときには回生協調制御を制限する。回生協調制御の制限は、具体的には、電動機の回生制御による回生トルクを小さくし、その分だけ油圧ブレーキの制動力を大きくすることが含まれ、更に、エンジンブレーキの作用を小さくし、その分だけ油圧ブレーキの制動力を大きくすることも含めてもよい。したがって、バッテリの開放端電圧が第1所定電圧以上のときには回生協調制御を制限することにより、バッテリの充電を抑制し、バッテリの開放端電圧が更に高くなるのを抑制することができる。また、エンジンブレーキは同様であるかその作用は小さくなるから、エンジンが吹け上がるのを抑止することができる。この結果、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記回生協調制御の制限として前記回生協調制御を禁止するものとしてもよい。ここで、回生協調制御の禁止は、電動機の回生制御を禁止し、その分の回生トルクを油圧ブレーキから制動力として出力することが含まれ、更に、エンジンブレーキを禁止し、その分の制動力を油圧ブレーキから制動力として出力することも含めてもよい。こうすれば、バッテリの充電を強く抑制することができ、バッテリの開放端電圧が更に高くなるのを抑制することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記回生協調制御を制限しているときに前記開放端電圧が前記第1所定電圧より低い第2所定電圧未満に至った以降に前記回生協調制御の制限を解除するものとしてもよい。こうすれば、回生協調制御の制限と解除とが頻繁に生じるのを抑制することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記回生協調制御の制限を解除するときにはブレーキオフになった以降に解除するものとしてもよい。こうすれば、ブレーキオンの状態で回生協調制御の制限が解除されることによって、油圧ブレーキの制動力の一部を電動機の回生制御による回生トルクに置き換える処理を行なう必要がない。また、こうした置き換えの際に生じ得るトルクショックを抑止することができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記第1所定電圧は、前記バッテリの温度が高いほど小さい値であるものとしてもよい。バッテリの温度が高いほどバッテリ内のガス発生速度が大きくなるから、第1所定電圧をバッテリの温度によって変更することにより、より適正に回生協調制御の制限を行なうことができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記開放端電圧が前記第1所定電圧以上となり、且つ、前記バッテリの内圧が所定内圧以上のときに前記回生協調制御を制限するものとしてもよい。こうすれば、バッテリの内圧を加味するから、より適正に回生協調制御の制限を行なうことができる。
本発明のハイブリッド自動車において、前記制御装置は、前記回生協調制御を制限する際には、前記油圧ブレーキの制動力の増加速度に応じて他の制動力を減少させるものとしてもよい。こうすれば、回生協調制御の制限時にトルクショックが生じるのを抑制することができ、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
実施例の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。 モータMG1,MG2を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。 HVECU70により実行される回生協調制御許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。 開放端電圧OCVとガス発生速度との関係の一例を示す説明図である。 バッテリ50の温度と開放端電圧OCVとガス発生速度との関係の一例を示す説明図である。 変形例の回生協調制御許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の回生協調制御許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。 変形例の回生協調制御許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。 変形例のハイブリッド自動車120の構成の概略を示す構成図である。 変形例のハイブリッド自動車220の構成の概略を示す構成図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の実施例としてのハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、モータMG1,MG2を含む電機駆動系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、図1に示すように、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、昇圧コンバータ55と、システムメインリレー56と、油圧ブレーキ装置90と、ハイブリッド用電子制御ユニット(以下、「HVECU」という)70と、を備える。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24によって運転制御されている。
エンジンECU24は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcrなどが入力ポートから入力されている。エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、シングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。プラネタリギヤ30のサンギヤには、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤには、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38を介して連結された駆動軸36が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤには、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
モータMG1は、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、モータMG1と同様に、永久磁石が埋め込まれた回転子と三相コイルが巻回された固定子とを有する同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動軸36に接続されている。
図2に示すように、インバータ41は、高電圧側電力ライン54aに接続されている。このインバータ41は、6つのトランジスタT11〜T16と、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16と、を有する。トランジスタT11〜T16は、それぞれ高電圧側電力ライン54aの正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように2個ずつペアで配置されている。また、トランジスタT11〜T16の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータMG1の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、インバータ41に電圧が作用しているときに、モータ用電子制御ユニット(以下、「モータECU」という)40によって、対となるトランジスタT11〜T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG1が回転駆動される。インバータ42は、インバータ41と同様に、高電圧側電力ライン54aに接続されており、6つのトランジスタT21〜T26と6つのダイオードD21〜D26とを有する。そして、インバータ42に電圧が作用しているときに、モータECU40によって、対となるトランジスタT21〜T26のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータMG2が回転駆動される。
昇圧コンバータ55は、インバータ41,42が接続された高電圧側電力ライン54aと、バッテリ50が接続された低電圧側電力ライン54bと、に接続されている。この昇圧コンバータ55は、2つのトランジスタT31,T32と、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を有する。トランジスタT31は、高電圧側電力ライン54aの正極側ラインに接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高電圧側電力ライン54aおよび低電圧側電力ライン54bの負極側ラインと、に接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点と、低電圧側電力ライン54bの正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ55は、モータECU40によってトランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン54bの電力を昇圧して高電圧側電力ライン54aに供給したり、高電圧側電力ライン54aの電力を降圧して低電圧側電力ライン54bに供給したりする。高電圧側電力ライン54aの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ57が取り付けられており、低電圧側電力ライン54bの正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ58が取り付けられている。
モータECU40は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。図1に示すように、モータECU40には、モータMG1,MG2や昇圧コンバータ55を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。モータECU40に入力される信号としては、例えば、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ(例えばレゾルバ)43,44からの回転位置θm1,θm2や、モータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する図示しない電流センサからの相電流Iu1,Iv1,Iu2,Iv2を挙げることができる。また、コンデンサ57の端子間に取り付けられた電圧センサ57aからのコンデンサ57の電圧(高電圧側電力ライン54aの電圧(高電圧電圧))VHやコンデンサ58の端子間に取り付けられた電圧センサ58aからのコンデンサ58の電圧(低電圧側電力ライン54bの電圧(低電圧側電圧))VL,リアクトルLの端子に取り付けられた電流センサ55aからのリアクトルLに流れる電流(リアクトル電流)ILも挙げることができる。モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ55のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の電気角θe1,θe2や回転数Nm1,Nm2を演算している。
バッテリ50は、例えばニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン54bに接続されている。このバッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット(以下、「バッテリECU」という)52によって管理されている。
バッテリECU52は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。バッテリECU52に入力される信号としては、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの電圧(バッテリ電圧)VBやバッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの電流(バッテリ電流)IB,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの温度(バッテリ温度)Tbを挙げることができる。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために蓄電割合SOCや入出力制限Win,Woutを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合であり、電流センサにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて演算される。入出力制限Win,Woutは、バッテリ50を充放電してもよい最大許容電力であり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいて演算される。また、バッテリECU52は、電圧センサ51aからのバッテリ電圧VBと電流センサ51bからのバッテリ電流IBに基づいて推定開放端電圧OCVや推定セル開放電圧OCVcを計算している。推定開放端電圧OCVは、バッテリ50の内部抵抗をR、バッテリ50の分極による電圧をVdynとすると、次式(1)により求めることができる。内部抵抗Rは、バッテリ50の内部抵抗の所定の初期値であり、測定や計算によって予め求めることができる固定された値である。分極は、充放電履歴によって動的に変化する電圧変動である。分極電圧Vdrnは、放電が継続しているときにはマイナス方向に増加し、充電が継続しているときにはプラス方向に謳歌する。分極による電圧変動の大きさは、過去の充放電の履歴とその時点における充放電電流の大きさに応じて決定することができる。分極電圧Vdrnは、前回の分極電圧をVdrn(t−Δt)、時間tのバッテリ50に流れる電流をI(t)、分極が進む速さをτ(I(t))、分極電圧の電流依存性をF(I(t))とすると、式(2)により求めることができる。なお、式(2)中、ηは減衰率であり、Δtは計算時間間隔であり、Δt/τ(I(t))は時定数である。推定セル開放電圧OCVcは、推定開放端電圧OCVを直列接続されたセル数で除した値である。
OCV=VB+IB・R+Vdyn (1)
Vdrn(t)=η・Vdrn(t−1)+F(I(t))×(Δt/τ(I(t))) (2)
システムメインリレー56は、低電圧側電力ライン54bにおけるコンデンサ58よりもバッテリ50側に設けられている。このシステムメインリレー56は、HVECU70によってオンオフ制御されることにより、バッテリ50と昇圧コンバータ55との接続および接続の解除を行なう。
油圧ブレーキ装置90は、駆動輪39a,39bや従動輪39c,39dに取り付けられたブレーキホイールシリンダ96a,96b,96c,96dと、ブレーキアクチュエータ94と、を備える。ブレーキアクチュエータ94は、ブレーキホイールシリンダ96a,96b,96c,96dの油圧を調節して駆動輪39a,39bや従動輪39c,39dに制動力を付与するためのアクチュエータとして構成されている。このブレーキアクチュエータ94は、ブレーキ用電子制御ユニット(以下、「ブレーキECU」という)98によって駆動制御されている。
ブレーキECU98は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。ブレーキECU98には、ブレーキアクチュエータ94を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ブレーキECU98からは、ブレーキアクチュエータ94への駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。ブレーキECU98は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。
HVECU70は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。HVECU70に入力される信号としては、例えば、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSPを挙げることができる。また、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や、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,車速センサ88からの車速Vも挙げることができる。なお、シフトポジションSPとしては、駐車ポジション(Pポジション)、後進ポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)、前進ポジション(Dポジション)などがある。HVECU70は、上述したように、エンジンECU24,モータECU40,バッテリECU52,ナビゲーション装置90と通信ポートを介して接続されている。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行(HV走行)モードや、エンジン22の運転を伴わずに走行する電動走行(EV走行)モードで走行する。
HV走行モードでは、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求トルクTd*を設定し、設定した要求トルクTd*に駆動軸36の回転数Nd(モータMG2の回転数Nm2)を乗じて走行に要求される(駆動軸36に要求される)要求パワーPd*を計算する。続いて、要求パワーPd*からバッテリ50の蓄電割合SOCに基づく充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両に要求される(エンジン22に要求される)要求パワーPe*を設定する。次に、要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。続いて、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や回転数Nm1,Nm2に基づいて高電圧側電力ライン54a(コンデンサ57)の目標電圧VH*を設定する。そして、エンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や高電圧側電力ライン54aの目標電圧VH*をモータECU40に送信する。エンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22が運転されるように、エンジン22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行なう。モータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26のスイッチング制御を行なうと共に高電圧側電力ライン54aの電圧(高電圧側電圧)VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ55のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なう。
EV走行モードでは、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTd*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共に要求トルクTd*が駆動軸36に出力されるようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定し、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や回転数Nm1,Nm2に基づいて高電圧側電力ライン54aの目標電圧VH*を設定する。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*や高電圧側電力ライン54aの目標電圧VH*をモータECU40に送信する。モータECU40によるインバータ41,42や昇圧コンバータ55の制御については上述した。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、バッテリ50の状態に応じたブレーキオン時の回生協調制御の動作について説明する。実施例のハイブリッド自動車20では、運転者がブレーキペダル84を踏み込むと、基本的には、以下のように車両に制動力を作用させる。まず、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に応じて車両に作用させる目標制動力Pb*を設定する。次に、バッテリ50の入力制限Winの範囲内で、且つ、目標制動力Pb*を駆動軸36のトルクに換算した目標制動トルクTd*との範囲内で、モータMG2から駆動軸36に作用させるべき制動用のトルク指令Tm2*を設定し、目標制動トルクTd*からトルク指令Tm2*を減じて得られる不足分の制動トルクを油圧ブレーキ装置90から作用させるべき目標ブレーキ指令Br*として設定し、トルク指令Tm2*を用いてモータECU40によりモータMG2を駆動制御すると共に目標ブレーキ指令Br*を用いてブレーキECU98によりブレーキアクチュエータ94を駆動制御する。なお、長い下り坂などによりバッテリ50の充電が継続することが予測されるときやバッテリ50の蓄電割合SOCが比較的大きくなって入力制限Winが小さくなるときには、燃料噴射を停止した状態のエンジン22をモータMG1によりモータリングし、このエンジンブレーキによる制動トルクをモータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*から減じた値をトルク指令Tm2*として設定することも行なわれる。こうしたブレーキ制御を実施例では、「回生協調制御」と称する。
実施例では、バッテリ50の状態に応じて回生協調制御を禁止したり許可したりする。図3は、HVECU70により実行される回生協調制御許可禁止処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、所定時間毎(例えば数十msec毎)に繰り返し実行される。
回生協調制御許可禁止処理が実行されると、HVECU70は、まず、推定セル開放端電圧OCVcを入力し(ステップS100)、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であるか否かを判定する(ステップS110)。ここで、推定セル開放端電圧OCVcは、バッテリECU52により演算されたものを通信により入力するものとした。閾値Vrefは、バッテリ50のセルに充電電圧を作用させたときにセル内のガス発生速度が比較的小さい電圧として予め設定されているものであり、実験などにより定めることができる。開放端電圧OCVとガス発生速度との関係の一例を図4に示す。図示するように、開放端電圧OCVが大きくなるほどガス発生速度が大きくなる。セル内のガス発生速度が大きくなると、発生したガスによりセルの内圧が高くなり、内圧がバッテリ50に取り付けられた図示しない安全弁の開弁圧より高くなると、安全弁が開弁してセル内の圧力を下げる。安全弁が開弁すると、電解質等の排出によりバッテリの電気特性を低下させる。実施例では、こうした安全弁が開弁しない内圧になる程度のガス発生速度となるように閾値Vrefが定められている。
推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満であると判定したときには、通常制御として回生協調制御を許可するために、回生協調制御許否フラグFbに値0をセットする(ステップS120)。そして、モータMG2から出力している回生トルク(制動トルク)を油圧ブレーキ装置90に置き換える際のレート値Tretとして通常の値T1を設定して(ステップS130)、本処理を終了する。ここで、レート値Tretは、運転者のブレーキペダル85の踏み込み量が変更されたときや、停車直前には、モータMG2から出力している回生トルク(制動トルク)を油圧ブレーキ装置90に置き換えることも行なわれるが、その際のレートリミット処理のレート値である。レート値Tretが大きいと置き換えが迅速に行なわれ、レート値Tretが小さいと置き換えがゆっくり行なわれる。
ステップS110で推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であると判定したときには、回生協調制御を禁止するために、回生協調制御許否フラグFbに値1をセットする(ステップS140)、そして、モータMG2から出力している回生トルク(制動トルク)を油圧ブレーキ装置90に置き換える際のレート値Tretとして通常の値T1より小さい値T2を設定して(ステップS150)、本処理を終了する。回生協調制御が禁止されると、モータMG2の制動用のトルク指令Tm2*には値0が設定され、目標制動力Pb*のすべてが油圧ブレーキ装置90から出力される。更に、エンジンブレーキを行なっているときには、エンジンブレーキを禁止し、その分だけ油圧ブレーキ装置90による制動力を大きくするものとしてもよい。運転者がブレーキペダル84を踏み込んでいるときに回生協調制御許否フラグFbに値1がセットされると、モータMG2から出力している回生トルク(制動トルク)を油圧ブレーキ装置90からの制動力に置き換えるが、このときの通常の値T1より小さい値T2がレート値Tretに設定されるから、置き換えがゆっくり行なわれる。モータMG2から出力している回生トルク(制動トルク)を油圧ブレーキ装置90からの制動力に置き換える際にはトルクショックなどによって車両に振動が生じる恐れがあるが、小さい値T2のレート値Tretを用いるため、振動の発生を抑制することができ、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcがセル内のガス発生速度が比較的小さい電圧として予め設定された閾値Vref以上のときには、回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止する。これにより、ブレーキオン時のモータMG2の制動用のトルク指令Tm2*には値0がセットされるから、バッテリ50の充電を抑止することができる。即ち、バッテリ50のセル内の内圧が高くなり、図示しない安全弁が開弁し、電解質等の排出によりバッテリの電気特性が低下するのを抑制することができる。この結果、バッテリ50の入力制限Winが小さくなることによって生じ得るエンジンが吹け上がるのを抑制することができる。また、バッテリ50の入力制限Winの低下によりバッテリ50が放電過多の状態となり、バッテリ50の出力制限Woutが低下し、滑らかな駆動制御を行なうことができなくなるのを抑制することができる。この結果、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止するものとした。しかし、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を制限するものとしてもよい。回生協調制御の制限としては、モータMG2の回生制御による回生トルクを小さくし、その分だけ油圧ブレーキ装置90による制動力を大きくすることを考えることができる。更に、エンジンブレーキを行なっているときには、エンジンブレーキの作用を小さくし、その分だけ油圧ブレーキ装置90による制動力を大きくすることを考えてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcが予め定めた閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止するものとした。しかし、閾値Vrefをバッテリ50の温度が高いほど小さい値として求めてもよい。バッテリ50の温度と開放端電圧OCVとガス発生速度との関係の一例を図5に示す。図示するように、バッテリ50の温度が高いほどガス発生速度が大きくなるから、バッテリ50の温度が高いほど閾値Vrefを小さくすることにより、より適正に回生協調制御を禁止したり許可したりすることができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止するものとした。しかし、推定セル開放端電圧OCVcだけでなくバッテリ50のセルの内圧Pinを加味して回生協調制御を禁止するものとしてもよい。この場合、図6に例示する回生協調制御許可禁止処理を実行すればよい。図6の回生協調制御許可禁止処理が実行されると、HVECU70は、まず、推定セル開放端電圧OCVcとセルの内圧Pinを入力し(ステップS100B)、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であり、且つ、バッテリ50のセルの内圧Pinが閾値Pref以上であるか否かを判定する(ステップS110B)。ここで、内圧Pinは、バッテリ50のセルに圧力センサを取り付け、圧力センサからの値を用いてもよいし、バッテリ50の推定開放電圧OCVとガス発生速度との関係からガス発生量を積算することにより推定される値を用いてもよい。閾値Prefは、バッテリ50に取り付けられた図示しない安全弁の開弁圧より若干低いセルの圧力として予め定められるものである。推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満でると判定したり、バッテリ50のセルの内圧Pinが閾値Pref未満であると判定したときには、通常制御として回生協調制御を許可するために、回生協調制御許否フラグFbに値0をセットし(ステップS120)、レート値Tretとして通常の値T1を設定して(ステップS130)、本処理を終了する。一方、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であり、且つ、バッテリ50のセルの内圧Pinが閾値Pref以上であると判定したときには、回生協調制御を禁止するために、回生協調制御許否フラグFbに値1をセットし(ステップS140)、レート値Tretとして通常の値T1より小さい値T2を設定して(ステップS150)、本処理を終了する。こうした変形例でも実施例と同様の効果、即ち、エンジンが吹け上がるのを抑制することができる効果や、滑らかな駆動制御を行なうことができなくなるのを抑制することができる効果を奏することができ、その結果、ドライバビリティが低下するのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止し、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満のときに回生協調制御許否フラグFbに値0をセットして回生協調制御を許可するものとした。しかし、回生協調制御の禁止と許可が頻繁に繰り返されることがないようにヒステリシスをもって回生協調制御許否フラグFbを設定するものとしてもよい。この場合、図7に例示する回生協調制御許可禁止処理を実行すればよい。図7の回生協調制御許可禁止処理が実行されると、HVECU70は、まず、推定セル開放端電圧OCVcを入力し(ステップS100)、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref1以上であるか否かを判定する(ステップS110)。ここで、閾値Vref1は、実施例の閾値Vrefと同一である。推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref1以上であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止し(ステップS140)、レート値Trefに値T2を設定して(ステップS150)、本処理を終了する。ステップS110で推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbが値1であるか否かを調べ(ステップS112)、回生協調制御許否フラグFbが値0であるときには、回生協調制御許否フラグFbの値0とレート値Trefの値T1とを継続し(ステップS120,S130)、本処理を終了する。ステップS112で回生協調制御許否フラグFbが値1であると判定したときには、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref1より小さい閾値Vref2未満であるか否かを判定する(ステップS114)。推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref2以上であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbの値1とレート値Trefの値T2とを継続し(ステップS140,S150)、本処理を終了する。ステップS114で推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref2未満であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbに値0をセットして回生協調制御の禁止を解除し(ステップS120)、レート値Trefに通常の値T1を設定して(ステップS130)、本処理を終了する。このように、ヒステリシスをもって回生協調制御の禁止と解除とを設定することにより、回生協調制御の禁止と許可が頻繁に繰り返されるのを抑止することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上のときに回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止し、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満のときに回生協調制御許否フラグFbに値0をセットして回生協調制御を許可するものとした。しかし、ブレーキオフとなるのを待って回生協調制御の禁止を解除するものとしてもよい。この場合、図8に例示する回生協調制御許可禁止処理を実行すればよい。図8の回生協調制御許可禁止処理が実行されると、HVECU70は、まず、推定セル開放端電圧OCVcを入力し(ステップS100)、推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であるか否かを判定する(ステップS110)。推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref以上であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbに値1をセットして回生協調制御を禁止し(ステップS140)、レート値Trefに値T2を設定して(ステップS150)、本処理を終了する。ステップS110で推定セル開放端電圧OCVcが閾値Vref未満であると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbが値1であるか否かを調べ(ステップS112)、回生協調制御許否フラグFbが値0であるときには、回生協調制御許否フラグFbの値0とレート値Trefの値T1とを継続し(ステップS120,S130)、本処理を終了する。ステップS112で回生協調制御許否フラグFbが値1であると判定したときには、ブレーキオフであるか否かを判定する(ステップS116)。ブレーキオフではない(ブレーキオンである)と判定したときには、回生協調制御許否フラグFbの値1とレート値Trefの値T2とを継続し(ステップS140,S150)、本処理を終了する。ステップS116でブレーキオフであると判定したときには、回生協調制御許否フラグFbに値0をセットして回生協調制御の禁止を解除し(ステップS120)、レート値Trefに通常の値T1を設定して(ステップS130)、本処理を終了する。このように、ブレーキオフとなるのを待って回生協調制御の禁止を解除することにより、回生協調制御の禁止と許可が頻繁に繰り返されるのを抑止することができる。
実施例のハイブリッド自動車20では、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36にプラネタリギヤ30を介してエンジン22およびモータMG1を接続すると共に駆動軸36にモータMG2を接続する構成とした。しかし、図9の変形例のハイブリッド自動車120に示すように、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に変速機130を介してモータMGを接続すると共にモータMGの回転軸にクラッチ129を介してエンジン22を接続する構成としてもよい。また、図10の変形例のハイブリッド自動車220に示すように、駆動輪39a,39bに連結された駆動軸36に走行用のモータMG2を接続すると共にエンジン22の出力軸に発電用モータMG1を接続するいわゆるシリーズハイブリッド自動車の構成としてもよい。また、昇圧コンバータ55を備えない構成としてもよい。
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22が「エンジン」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、油圧ブレーキ装置90が「油圧ブレーキ」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とバッテリECU52とブレーキECU98が「制御装置」に相当する。
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。
以上、本発明を実施するため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。
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
20,120,220 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 駆動輪、39c,39d 従動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54a 高電圧側電力ライン、54b 低電圧側電力ライン、55 昇圧コンバータ、55a 電流センサ、56 システムメインリレー、57,58 コンデンサ、57a,58a 電圧センサ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、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、88 車速センサ、90 油圧ブレーキ装置、94 ブレーキアクチュエータ、96a〜96d ブレーキホイールシリンダ、98 ブレーキ用電子制御ユニット(ブレーキECU)、129 クラッチ、130 変速機、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、MG,MG1,MG2 モータ、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32 トランジスタ。

Claims (7)

  1. エンジンと、
    車両に制動力を付与可能な電動機と、
    前記電動機と電力のやりとりを行なうバッテリと、
    車両に制動力を付与可能な油圧ブレーキと、
    運転者のブレーキオン操作に基づいて前記エンジンと前記電動機と前記油圧ブレーキとから車両に制動力が付与されるように回生協調制御を実行する制御装置と、
    を備えるハイブリッド自動車において、
    前記制御装置は、前記バッテリの開放端電圧が第1所定電圧以上のときには、前記回生協調制御を制限する、
    ハイブリッド自動車。
  2. 請求項1記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記回生協調制御の制限として前記回生協調制御を禁止する、
    ハイブリッド自動車。
  3. 請求項1または2記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記回生協調制御を制限しているときに前記開放端電圧が前記第1所定電圧より低い第2所定電圧未満に至った以降に前記回生協調制御の制限を解除する、
    ハイブリッド自動車。
  4. 請求項1ないし3のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記回生協調制御の制限を解除するときにはブレーキオフになった以降に解除する、
    ハイブリッド自動車。
  5. 請求項1ないし4のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記第1所定電圧は、前記バッテリの温度が高いほど小さい値である、
    ハイブリッド自動車。
  6. 請求項1ないし5のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記開放端電圧が前記第1所定電圧以上となり、且つ、前記バッテリの内圧が所定内圧以上のときに前記回生協調制御を制限する、
    ハイブリッド自動車。
  7. 請求項1ないし6のうちのいずれか1つの請求項に記載のハイブリッド自動車であって、
    前記制御装置は、前記回生協調制御を制限する際には、前記油圧ブレーキの制動力の増加速度に応じて他の制動力を減少させる、
    ハイブリッド自動車。
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