JP7530254B2 - Hybrid Drive Unit - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関と電動モータとを有するハイブリッド駆動装置に関する。 The present invention relates to a hybrid drive system having an internal combustion engine and an electric motor.
従来、運転者によるアクセル操作が無くても、制御部が走行中に自動的に車速を調整する自動車速モード(例えばクルーズコントロールモード)を備えた電動車両がある。特許文献1には、自動車速モードにおいて、エンジンの駆動と停止とを繰り返しながら車速を維持することで、車速の自動調整と燃費の向上との両方を実現する技術について示されている。
Conventionally, there are electric vehicles equipped with an automobile speed mode (e.g., cruise control mode) in which a control unit automatically adjusts the vehicle speed while driving, even if the driver does not operate the accelerator.
自動車速モードにおいては、要求トルクが激しく変化するような走行状態になることが少ない。したがって、燃費又は電費を向上する高効率な走行を期待できる。しかしながら、従来の自動車速モードの走行システムでは、効率の点で改善の余地がある。 In vehicle speed mode, driving conditions in which the required torque changes drastically are rare. Therefore, highly efficient driving that improves fuel economy or power consumption can be expected. However, conventional vehicle speed mode driving systems leave room for improvement in terms of efficiency.
本発明は、自動的に車速が調整される自動車速モードにおいて走行の高効率化を図りやすいハイブリッド駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a hybrid drive system that can easily achieve high driving efficiency in vehicle speed mode, where the vehicle speed is automatically adjusted.
請求項1記載の発明は、
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のエンジン動作領域で動作する内燃機関と、
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から1つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から1つ又は複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
車速を自動で調整する自動車速モードの際に、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から選択された組み合わせに切り替えることで、車速を調整することを特徴とするハイブリッド駆動装置である。
The invention described in
An internal combustion engine operating in a given engine operating range defined by two parameters, rotational speed and torque;
An electric motor that operates in a given motor operating range defined by two parameters, rotation speed and torque;
a transmission capable of transmitting a total power sent from the internal combustion engine and the electric motor to drive wheels by changing a gear ratio;
a control unit that controls a rotation speed of the internal combustion engine, a rotation speed of the electric motor, and a gear ratio of the transmission;
Equipped with
The control unit is
Setting one or more specific engine operating regions from among the arbitrary engine operating regions;
Setting one or more specific motor operation regions from among the arbitrary motor operation regions; and
This hybrid drive device is characterized in that, in an automobile speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, the vehicle speed is adjusted by switching the operating range of the internal combustion engine and the operating range of the electric motor to a combination selected from a plurality of combinations of the specific engine operating range and the specific motor operating range.
請求項2記載の発明は、請求項1記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記1つ又は複数の特定エンジン動作領域には、前記内燃機関の効率が、前記内燃機関の最大効率の75%以上の領域が含まれ、
前記1つ又は複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の75%以上の領域が含まれることを特徴とする。
The invention according to
the one or more specific engine operating regions include a region where the efficiency of the internal combustion engine is greater than or equal to 75% of a maximum efficiency of the internal combustion engine;
The one or more specific motor operating regions include a region in which the efficiency of the electric motor is 75% or more of the maximum efficiency of the electric motor.
請求項3記載の発明は、請求項2記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、
前記任意のモータ動作領域の中から前記複数の特定モータ動作領域を設定し、
前記複数の特定モータ動作領域には、トルクが正の動作領域と、トルクが負の動作領域とが含まれることを特徴とする。
The invention according to
The control unit is
setting the plurality of specific motor operating regions from among the arbitrary motor operating regions;
The plurality of specific motor operating regions include an operating region where the torque is positive and an operating region where the torque is negative.
請求項4記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、前記自動車速モードで設定された目標車速と実際の車速との差に基づいて、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を切り替えることを特徴とする。
The invention according to
The control unit switches between an operating range of the internal combustion engine and an operating range of the electric motor based on a difference between a target vehicle speed set in the automobile speed mode and an actual vehicle speed.
請求項5記載の発明は、請求項4記載のハイブリッド駆動装置おいて、
前記制御部は、前記複数の組み合わせのいずれを選択しても、前記自動車速モードで設定された目標車速に実際の車速を近づけられない場合に、別の走行モードへ切り替えることを特徴とする。
The invention according to
The control unit is characterized in that if the actual vehicle speed cannot be brought close to the target vehicle speed set in the automobile speed mode regardless of which of the multiple combinations is selected, the control unit switches to another driving mode.
本発明によれば、制御部は、1つ又は複数の特定エンジン動作領域と1つ又は複数の特定モータ動作領域とを設定し、自動車速モードの際に、上記の特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせの中から1つの組み合わせを選択し、選択された動作領域で内燃機関と電動モータとを動作させる。さらに、制御部は、内燃機関及び電動モータの動作領域として適用される特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との組み合わせを切り替えることで、車速を調整する。よって、自動車速モードでの走行中、内燃機関は特定エンジン動作領域で動作し、電動モータは特定モータ動作領域で動作することとなり、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域とを効率の良いところに設定しておくことで、高効率な走行が実現する。 According to the present invention, the control unit sets one or more specific engine operating regions and one or more specific motor operating regions, and in the automobile speed mode, selects one combination from among the multiple combinations of the specific engine operating regions and specific motor operating regions, and operates the internal combustion engine and the electric motor in the selected operating region. Furthermore, the control unit adjusts the vehicle speed by switching the combination of the specific engine operating region and the specific motor operating region applied as the operating region of the internal combustion engine and the electric motor. Thus, during driving in the automobile speed mode, the internal combustion engine operates in the specific engine operating region, and the electric motor operates in the specific motor operating region, and highly efficient driving is achieved by setting the specific engine operating region and the specific motor operating region to efficient positions.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態の電動車両及びハイブリッド駆動装置を示すブロック図である。本実施形態の電動車両1は、HEV(Hybrid Electric Vehicle)であり、駆動輪2と、駆動輪2に動力を出力するエンジン3及び走行モータ5と、エンジン3を駆動するための補機4と、走行モータ5を駆動するインバータ6と、走行モータ5に供給される電力を蓄積する走行用バッテリ7と、エンジン3及び走行モータ5の動力を変速して駆動輪2へ伝達する変速機8と、車速を検出する車速センサ11と、周囲の車両を検出するカメラ、レーダー又はソナーなどの周囲センサ12と、走行の制御を行う走行制御部31とを備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an electric vehicle and a hybrid drive system according to an embodiment of the present invention. The
エンジン3は内燃機関であり、走行モータ5は電動モータである。走行モータ5は力行運転と回生運転とが可能であり、回生運転時には動力を電力に変換し、インバータ6を介して走行用バッテリ7を充電する。変速機8は、変速比を制御により変更できる無段階変速機である。走行制御部31は、本発明に係る制御部の一例に相当する。
The
電動車両1は、さらに、運転者から運転操作を受ける運転操作部21と、運転者から走行モードの切替え操作を受けるモード切替えスイッチ22と、運転者により自動速度モードの目標車速を入力可能な目標車速設定操作部23とを備える。運転操作部21には、アクセル操作部、ブレーキ操作部及び操舵ハンドルが含まれる。
The
上記の構成のうち、エンジン3、補機4、走行モータ5、インバータ6、走行用バッテリ7、変速機8、車速センサ11、周囲センサ12、モード切替スイッチ22、目標車速設定操作部23及び走行制御部31が、本実施形態のハイブリッド駆動装置1Aに相当する。
Of the above configuration, the
走行制御部31は、1つのECU(Electronic Control Unit)又は互いに連携して動作する複数のECUを含み、補機4、インバータ6及び変速機8を制御する。車速センサ11が検出した車速値と、周囲センサ12が検出した周囲の車両の検出情報とは、走行制御部31へ入力される。
The
通常の走行モードの際、アクセル操作部及びブレーキ操作部の操作量の信号を含んだ運転操作信号は走行制御部31へ送られる。走行制御部31は、上記の操作量に応じた加速トルク又は減速トルクが生じるように補機4及びインバータ6を動作させる。このような走行制御部31の制御によって運転操作に応じた走行が実現される。
In normal driving mode, a driving operation signal including signals of the operation amount of the accelerator operation unit and the brake operation unit is sent to the
電動車両1で選択可能な走行モードには、通常の走行モードに加え、自動的に車速が調整される自動車速モードが含まれる。自動車速モードでは、走行制御部31に目標車速が設定され、運転者がアクセル操作部及びブレーキ操作部を操作することなく、車速が目標車速に調整される。目標車速は、目標車速設定操作部23を介して運転者が設定する場合と、前走車に追従するように走行制御部31が設定する場合と、これらの設定が複合される場合とがある。走行制御部31は、周囲センサ12の情報から前走車の速度を推測できる。
The driving modes selectable in the
<エンジン及び走行モータの動作特性>
図2(A)は、エンジンの特性グラフを示す。この特性グラフにおいて、実線は効率値を表わす特性線であり、一点鎖線はパワーを示す特性線である。エンジン3は、トルクと回転速度との2つのパラメータによって定められる任意の動作領域(当該特性グラフ上の任意な領域)で動作する。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度がゼロである停止の領域も含まれるものとする。エンジン3は、補機4の状態(スロットル開度、燃料噴射量、点火タイミング等)と、エンジン3に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。エンジン3の負荷には、駆動輪2から作用される負荷と、走行モータ5から作用される負荷とが含まれる。走行モータ5が回生運転されるとき走行モータ5から作用される負荷は正値となり、走行モータ5が力行運転されるときには走行モータ5から作用される負荷は負値となる。よって、エンジン3の負荷は、走行モータ5の運転状態と、変速機8の変速比を制御することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部31は、エンジン3を所定の動作領域で駆動させることができる。
<Operation characteristics of engine and traction motor>
FIG. 2A shows a characteristic graph of the engine. In this characteristic graph, the solid line is a characteristic line representing the efficiency value, and the dashed line is a characteristic line representing the power. The
エンジン3の動作領域には、効率(熱効率)が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図2(A)の特性グラフでは、実線の特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域P1が効率が最も高い動作領域である。
The operating range of
図2(B)は、走行モータの特性グラフである。この特性グラフにおいて特性線は効率値を表わす。走行モータ5は、トルクと回転速度との2つのパラメータによって定められる任意の動作領域(当該特性グラフ上の任意な領域)で動作する。正トルクの領域は力行運転の領域であり、負トルクの領域は回生運転の領域である。なお、任意の動作領域には、トルクがゼロで回転速度が任意の停止の領域が含まれるものとする。走行モータ5は、インバータ6の動作と走行モータ5に作用する負荷とを変化させることで、いずれの動作領域で動作させるか制御することができる。走行モータ5に作用する負荷は、変速機8の変速比の変更と、エンジン3の出力トルクを変更することで、任意の値に制御することができる。したがって、走行制御部31は、走行モータ5を所定の動作領域で駆動させることができる。
Figure 2 (B) is a characteristic graph of the traveling motor. In this characteristic graph, the characteristic line represents the efficiency value. The traveling
走行モータ5の動作領域には、効率(エネルギー効率)が高い領域と、効率が低い領域とが含まれる。図2(B)の特性グラフでは、特性線で結ばれる一連の動作点の効率が同一であることが示される。周回する特性線の中央の領域P11、P12が効率が最も高い動作領域である。領域P13はモータトルクがゼロの動作領域であり、インバータ6のゼロトルク動作により実現される。
The operating range of the
<自動車速モード>
本実施形態において自動車速モードは、燃費又は電費をより低減できるエコモードと(以下、「エコ自動車速モード」とも呼ぶ)、エコモードの処理を行わない通常モード(以下、「通常自動車速モード」とも呼ぶ)とを含む。エコ自動車速モードにおいて、走行制御部31は、エンジン3の動作領域及び走行モータ5の動作領域を、予め設定された特定エンジン動作領域、並びに、予め定められた特定モータ動作領域になるように制限して、エンジン3及び走行モータ5を駆動する。エコ自動車速モードが、本発明に係る自動車速モードの一例に相当する。
<Automobile speed mode>
In this embodiment, the vehicle speed mode includes an eco mode that can further reduce fuel consumption or electricity consumption (hereinafter also referred to as an "eco vehicle speed mode") and a normal mode in which the eco mode processing is not performed (hereinafter also referred to as a "normal vehicle speed mode"). In the eco vehicle speed mode, the driving
予め設定された特定エンジン動作領域には、効率が最も高い1つの動作領域P1(図2(A))が含まれる。当該特定エンジン動作領域P1は、例えばトルクが100[Nm]で回転速度が所定値の領域である。なお、特定エンジン動作領域の設定パターンは、上記の例に限らない。例えば効率が高い領域(例えば最高効率の75%以上の領域)で、トルク又は回転速度が異なる複数の動作領域が、特定エンジン動作領域として設定されてもよい。また、特定エンジン動作領域には、トルクゼロで回転速度ゼロの停止の領域が含まれてもよい。複数の特定エンジン動作領域が設定される場合、複数の特定エンジン動作領域は互いに離散した領域であってよい。 The preset specific engine operating region includes one operating region P1 (FIG. 2A) with the highest efficiency. The specific engine operating region P1 is, for example, a region with a torque of 100 [Nm] and a predetermined rotation speed. The setting pattern of the specific engine operating region is not limited to the above example. For example, multiple operating regions with different torques or rotation speeds in a region with high efficiency (for example, a region with 75% or more of maximum efficiency) may be set as the specific engine operating region. The specific engine operating region may also include a stop region with zero torque and zero rotation speed. When multiple specific engine operating regions are set, the multiple specific engine operating regions may be mutually discrete regions.
特定モータ動作領域には、図2(B)に示すように、正トルクの領域で効率が最も高い動作領域P11と、負トルクの領域で効率が最も高い動作領域P12と、トルクゼロで回転速度が任意の動作領域P13とが含まれる。一方の特定モータ動作領域P11は、例えばトルクが30[Nm]で回転速度が所定値の領域である。もう一方の特定モータ動作領域P12は、例えばトルクが-30[Nm]で回転速度が所定値の領域である。なお、特定モータ動作領域の設定パターンは、上記の例に限られない。例えば効率が高い領域(例えば最高効率の75%以上の領域)で、トルク又は回転速度が異なるより多くの動作領域が、特定モータ動作領域として設定されてもよい。複数の特定モータ動作領域は、互いに離散した動作領域である。 As shown in FIG. 2B, the specific motor operating region includes an operating region P11 with the highest efficiency in the positive torque region, an operating region P12 with the highest efficiency in the negative torque region, and an operating region P13 with zero torque and any rotational speed. One specific motor operating region P11 is, for example, an area with a torque of 30 [Nm] and a predetermined rotational speed. The other specific motor operating region P12 is, for example, an area with a torque of -30 [Nm] and a predetermined rotational speed. Note that the setting pattern of the specific motor operating region is not limited to the above example. For example, in an area with high efficiency (for example, an area with 75% or more of maximum efficiency), more operating regions with different torques or rotational speeds may be set as the specific motor operating region. The multiple specific motor operating regions are mutually discrete operating regions.
エコ自動車速モードの際、走行制御部31は、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組み合わせのうち、何れかの組み合わせを選択する。上記の例では、次の組合せ表に示すように、第1組合せから第3組合せが存在し、走行制御部31は、第1組合せ~第3組合せの中から、1つの組み合わせを選択する。
1つの組合せか選択されたら、走行制御部31は、選択された組み合わせの動作領域でエンジン3及び走行モータ5を駆動する。さらに、車速に応じて、選択する組み合わせを切り替えることで、走行制御部31は、車速を目標車速に調整する。例えば、目標車速が80km/hであれば、上記の特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域の組み合わせを切り替えて、合計トルクを70、100、130と適宜に切替えていくことで、目標車速の近辺に車速を維持することができる。
Once one combination is selected, the driving
<車速調整処理>
図3及び図4は、自動車速モードの際に走行制御部が実行する車速調整処理の手順を示すフローチャートである。自動車速モードへの移行条件(車速が所定値以上等)が満たされているときに、運転者がモード切替スイッチ22を操作してエコ自動車速モードが選択されると、走行制御部31がエコ自動車速モードの車速調整処理を開始する。車速調整処理が開始されると、走行制御部31は、まず、設定されている目標車速を読み込み、第1組合せ(組合せ表を参照)の動作領域を選択し、選択された動作領域でエンジン3及び走行モータ5を駆動するなどの初期化処理を行う(ステップS1)。
<Vehicle speed adjustment process>
3 and 4 are flow charts showing the procedure of the vehicle speed adjustment process executed by the cruise control unit in the vehicle speed mode. When the conditions for switching to the vehicle speed mode (such as the vehicle speed being equal to or higher than a predetermined value) are met, and the driver operates the
次に、走行制御部31は、目標車速が更新されていないか判別する(ステップS2)。目標車速は、目標車速設定操作部23を運転者が操作して変更することができる。また、走行制御部31は、周囲センサ12の検出情報に基づき、前走車が近づいてきた場合あるいは離れていく場合に、目標車速を前走車に追従するように更新する。
Next, the driving
ステップS2で目標車速が更新された(車速調整処理で最初に目標車速が設定された場合を含む)と判定すると、走行制御部31は、目標車速に合わせて、車速調整用の閾値車速を設定する(ステップS3)。車速調整用の閾値車速には、例えば、第1上閾値Vth1(目標車速+2km/h)、第2上閾値Vth2(目標車速+5km/h)、第1下閾値Vthd1(目標車速-7km/h)、第2下閾値Vthd2(目標車速-10km/h)の4種類の車速閾値が用意される。一方、ステップS2で更新されてないと判別すると、走行制御部31は、ステップS3を省いて、処理を次へ進める。
If it is determined in step S2 that the target vehicle speed has been updated (including the case where the target vehicle speed is initially set in the vehicle speed adjustment process), the
続いて、走行制御部31は、現在の車速が第1上閾値Vth1を超えたか(ステップS4)、第2上閾値Vth2を越えたか(ステップS5)、第1下閾値Vthd1を下回ったか(ステップS6)、第2下閾値Vthd2を下回ったか(ステップS7)を判別する。閾値を超えるとは、直前(所定の制御サイクル前)から現サイクルにかけて値が閾値をまたいで上昇したことを意味する。閾値を下回るとは、直前(所定の制御サイクル前)から現サイクルにかけて値が閾値をまたいで下降したことを意味する。ステップS4~S7ではこれらを判別する。
The driving
判別処理の結果、ステップS4~S7の全てがNOの判別であれば、走行制御部31は、現在選択されている組み合わせの動作領域で、エンジン3及び走行モータ5を駆動する処理を行う(ステップS8)。
If the results of the determination process are all NO in steps S4 to S7, the driving
一方、ステップS4~S7のいずれかでYESと判別したら、走行制御部31は、YESと判別した車速の閾値に応じて特定エンジン動作領域及び特定モータ動作領域の組み合わせを切り替える。すなわち、走行制御部31は、ステップS4の判別結果がYESであれば、第1組合せの動作領域の選択に切り替え(ステップS9)、ステップS5の判別結果がYESであれば、第3組合せの動作領域の選択に切り替える(ステップS10)。また、走行制御部31は、ステップS6の判別結果がYESであれば、第1組合せの動作領域の選択に切り替え(ステップS11)、ステップS7の判別結果がYESであれば、第2組合せの動作領域の選択に切り替える(ステップS12)。
On the other hand, if any of steps S4 to S7 is judged as YES, the driving
さらに、走行制御部31は、ステップS8の駆動制御の後、現在の選択が車速を最も下降できる第3組合せの動作領域か判別し(ステップS13)、YESであれば、現在の車速が第2上閾値Vth2以上でかつ車速が上昇中であるか判別する(ステップS14)。そして、ステップS14の判別結果がNOであれば、走行制御部31は、処理をステップS16に移行するが、ステップS14の判別結果がYESであれば、走行制御部31は、走行モードを、通常の自動車速モード又は通常の走行モードへ切り替え(ステップS15)、エコ自動車速モードの車速調整処理を終了する。
Furthermore, after the drive control of step S8, the driving
また、ステップS16に処理が移行すると、走行制御部31は、現在の選択が車速を最も上昇できる第2組合せの動作領域か判別し(ステップS16)、YESであれば、現在の車速が第2下閾値Vthd2以下で車速が下降中であるか判別する(ステップS17)。そして、ステップS17の判別結果がNOであれば、走行制御部31は、処理をステップS2に戻すが、ステップS17の判別結果がYESであれば、走行制御部31は、走行モードを、通常の自動車速モード又は通常の走行モードへ切り替え(ステップS18)、エコ自動車速モードの車速調整処理を終了する。
When the process proceeds to step S16, the driving
<エコ自動車速モードの走行例>
図5は、エコ自動車速モードの走行例1(A)及び走行例2(B)を説明するタイムチャートである。図4に示したエコ自動車速モードの車速調整処理により、次のような電動車両1の走行が実現する。動作説明中、対応する車速調整処理(図3及び図4)のステップ番号を示す。
<Example of driving in Eco Vehicle Speed Mode>
5 is a time chart for explaining a driving example 1 (A) and a driving example 2 (B) in the eco vehicle speed mode. The vehicle speed adjustment process in the eco vehicle speed mode shown in FIG. 4 realizes the following driving of the
図5(A)の走行例1は、目標車速より低速な状態で大きなトルクが出力できる第2組合せの動作領域が選択され、当該動作領域のエンジン3及び走行モータ5の駆動により走行が行われている例である。エコ自動車速モードでは、車速の自動調整のために、目標車速に対して、第1上閾値Vth1と第2上閾値Vth2とが設定されている(ステップS3)。
In the driving example 1 in FIG. 5(A), the second combination operating range is selected, which allows a large torque to be output at a speed lower than the target vehicle speed, and driving is performed by driving the
そして、大きなトルクが出力される第2組合せの動作領域の走行により、電動車両1が目標車速を越えて第1上閾値Vth1を越えると(タイミングt1)、走行制御部31が、エンジン3及び走行モータ5の動作領域の選択を、出力トルクが次に小さい第1組合せの動作領域に切り替える(ステップS4、S9)。そして、この切替えにより出力トルクが低下することで、その後の車速は、加速度合が緩やかに変化したり、減速に転じたりする。目標車速並びに走行路面状況(勾配等)によって、車速の切り替わり方が異なってくる。図5(A)の走行例では、切替え前の期間T1から切替え後の期間T2において、緩やかな加速に転じている。
When the
その後、車速が上がり、第2上閾値Vth2を越えると(タイミングt2)、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域の選択を、出力トルクが更に小さい第3組合せの動作領域に切り替える(ステップS5、S10)。そして、この切替えにより出力トルクが低下することで、その後の期間T3で、通常、車速は減速に転じる。
After that, when the vehicle speed increases and exceeds the second upper threshold value Vth2 (timing t2), the driving
このような車速の変化により、車速が目標車速の近傍(第2上閾値Vth2から第2下閾値Vthd2の範囲)に維持される。さらに、車速の上閾値が第1上閾値Vth1と第2上閾値Vth2との複数段階用意され、各段階で徐々に出力トルクの小さい動作領域の組み合わせに切り替わることで、動作領域の切り替えの際に電動車両1に大きな衝撃が生じることが抑制される。
By changing the vehicle speed in this way, the vehicle speed is maintained near the target vehicle speed (in the range from the second upper threshold Vth2 to the second lower threshold Vthd2). Furthermore, the upper threshold of the vehicle speed is provided in multiple stages between the first upper threshold Vth1 and the second upper threshold Vth2, and by gradually switching to a combination of operating regions with smaller output torque at each stage, it is possible to prevent a large shock from occurring to the
一方、図5(A)中、破線により示すように、車速が第2上閾値Vth2を越えたタイミングt2の後、動作領域の切り替えがあっても、例えば、走行路面が下り勾配などで、車速が減速に転じない場合が生じえる。このような場合、走行制御部31は、車速を最も下降できる第3組合せの動作領域を選択しているのに、車速が減速に転じないと判別し(タイミングt3、ステップS13、S14)、その後、車速が目標車速から大きく逸脱しないようエコ自動車速モードを終了し、通常自動車速モードあるいは通常の走行モードに戻す(ステップS15)。そして、この走行モードの変更により、適宜、車速が調整される(期間T4に破線で示す)。
On the other hand, as shown by the dashed line in FIG. 5A, even if the operating range is switched after timing t2 when the vehicle speed exceeds the second upper threshold Vth2, there may be cases where the vehicle speed does not decelerate, for example, because the road surface is on a downward slope. In such a case, the driving
図5(B)の走行例2は、当初、出力トルクが小さい第3組合せの動作領域が選択されている例である。エコ自動車速モードでは、車速の自動調整のために、目標車速に対して第1下閾値Vthd1と第2下閾値Vthd2とが設定されている(ステップS3)。そして、車速が第1下閾値Vthd1を下回ると(タイミングt11)、走行制御部31が、エンジン3及び走行モータ5の動作領域の選択を、出力トルクが次に大きい第1組合せの動作領域に切り替える(ステップS6、S11)。そして、この切替えにより出力トルクが上がることで、その後の車速は、減速度合が緩やかに変化したり、加速に転じたりする。目標車速並びに走行路面状況(勾配等)によって、車速の切り替わり方が異なってくる。図5(B)の走行例では、切替え前の期間T11から切替え後の期間T12において、緩やかな減速に転じている。
In the driving example 2 of FIG. 5(B), the third combination operation range with a small output torque is initially selected. In the eco car speed mode, a first lower threshold Vthd1 and a second lower threshold Vthd2 are set for the target vehicle speed in order to automatically adjust the vehicle speed (step S3). Then, when the vehicle speed falls below the first lower threshold Vthd1 (timing t11), the driving
その後、車速が下がり、第2下閾値Vthd2を下回ると(タイミングt12)、走行制御部31は、エンジン3及び走行モータ5の動作領域の選択を、出力トルクが更に大きい第2組合せの動作領域に切り替える(ステップS7、S12)。そして、この切替えにより出力トルクが増すことで、その後の期間T13で、通常、車速は加速に転じる。
After that, when the vehicle speed decreases and falls below the second lower threshold Vthd2 (timing t12), the driving
このような車速の変化により、車速が目標車速の近傍(第2上閾値Vth2から第2下閾値Vthd2の範囲)に維持される。さらに、車速の下閾値が第1下閾値Vthd1と第2下閾値Vthd2との複数段階用意され、各段階で徐々に出力トルクの大きい動作領域の組み合わせに切り替わることで、動作領域の切り替えの際に電動車両1に大きな衝撃が生じることが抑制される。
By changing the vehicle speed in this way, the vehicle speed is maintained near the target vehicle speed (in the range from the second upper threshold Vth2 to the second lower threshold Vthd2). Furthermore, the lower threshold of the vehicle speed is provided in multiple stages between the first lower threshold Vthd1 and the second lower threshold Vthd2, and by gradually switching to a combination of operating regions with larger output torque at each stage, it is possible to prevent large shocks from occurring to the
一方、図5(B)中、破線により示すように、車速が第2下閾値Vthd2を下回ったタイミングt12の後、動作領域の切り替えがあっても、例えば、走行路面が登り勾配などで、車速が加速に転じない場合が生じえる。このような場合、走行制御部31は、最も車速を上昇できる第2組合せの動作領域が選択されているのに車速が加速に転じないと判別し(タイミングt13、ステップS16、S17)、車速が目標車速から大きく逸脱しないようエコ自動車速モードを終了し、通常自動車速モードあるいは通常の走行モードに戻す(ステップS18)。そして、この走行モードの変更により、適宜、車速が調整される(期間T14に破線で示す)。
On the other hand, as shown by the dashed line in FIG. 5B, even if the operating range is switched after the vehicle speed falls below the second lower threshold Vthd2 at time t12, the vehicle speed may not accelerate, for example, because the road surface is uphill. In such a case, the driving
以上のように、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、エコ自動車速モードにおいて、走行制御部31は、予め設定された1つの特定エンジン動作領域と3つの特定モータ動作領域との複数の組み合わせ(第1組合せ~第3組合せ)の中からいずれかを選択し、選択された組合せの動作領域でエンジン3と走行モータ5とを駆動する。さらに、走行制御部31は、選択する動作領域の組み合わせを切り替えることで、車速を調整する。したがって、エコ自動車速モードにおいて、エンジン3と走行モータ5とは、予め設定された特定エンジン動作領域及び特定モータ動作領域で動作することとなり、これらの動作領域を効率の高い領域に設定しておくことで、高効率な走行を実現できる。したがって、電動車両1の燃費又は電費の向上を図れる。
As described above, according to the
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、予め設定される特定エンジン動作領域には、エンジン3の効率が最も高い動作領域P1が含まれ、予め設定される特定モータ動作領域には、走行モータ5の効率が最も高い動作領域P11、P12が含まれる。このような動作領域が使用されることで、エコ自動車速モードにおける、より高効率な走行が実現される。なお、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域に、必ずしも最も高い効率の動作領域を含める必要はない。例えば、高い頻度で選択される動作領域に、最高効率の75%以上の効率を有する動作領域を含めておくことで、エコ自動車速モードにおける効率的な走行が実現される。
Furthermore, according to the
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、複数の特定モータ動作領域には、トルクが正の動作領域と、トルクが負の動作領域とが含まれる。トルクが正の特定モータ動作領域では、走行モータ5の力行運転により走行用バッテリ7から放電され、トルクが負の特定モータ動作領域では、走行モータ5の回生運転により走行用バッテリ7を充電できる。したがって、上記のような特定モータ動作領域の設定により、エコ自動車速モードの走行中に、走行用バッテリ7の放電と充電との両方が行われることで走行用バッテリ7の充電残量が過小又は過大になることが低減され、エコ自動車速モードを継続できる期間を長くすることができる。
Furthermore, according to the
さらに、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、エコ自動車速モードにおいて、実際の車速が、第1上閾値Vth1又は第2上閾値Vth2を越えた場合、あるいは、第1下閾値Vthd1又は第2下閾値Vthd2を下回った場合に、エンジン3と走行モータ5の動作領域の選択が切り替えられる。言い換えれば、目標車速と実際の車速との差に基づいて、エンジン3及び走行モータ5の動作領域の選択が切り替えられる。このような車速に基づく制御により、低負荷で単純な制御処理によって、車速を高い信頼性を持って目標車速の近傍に維持することができる。
Furthermore, according to the
さらに、本実施形態おいては、エコ自動車速モードにおいて、予め定められた特定エンジン動作領域、並びに、予め定められた特定モータ動作領域の複数の組合せ(組合せ表の第1組合せ~第3組合せ)の選択の切替えだけでは、目標車速に車速を近づけられない場合が生じえる。図5(A)、(B)の破線で示したような場合である。そこで、本実施形態の電動車両1及びハイブリッド駆動装置1Aによれば、上記のような場合に、走行モードを通常自動車速モード又は通常の走行モードへ切り替える。したがって、高効率な走行が優先されることで車速が目標車速から大きく逸脱してしまうといった不都合を抑制できる。
Furthermore, in this embodiment, in the eco vehicle speed mode, there may be cases where the vehicle speed cannot approach the target vehicle speed simply by switching the selection between the multiple combinations (the first to third combinations in the combination table) of the predetermined specific engine operating range and the predetermined specific motor operating range. This is the case shown by the dashed lines in Figures 5(A) and (B). Therefore, according to the
以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、予め設定される特定エンジン動作領域の数及び領域の位置と、予め設定される特定モータ動作領域の数及び領域の位置とは、少なくともこれらから複数の組合せを作成できれば、様々に変更可能である。また、上記実施形態では、特定エンジン動作領域と特定モータ動作領域との複数の組合せの中から、車速に基づいて1つの組合せを選択する方法の一例を、図3及び図4の車速調整処理において示したが、この方法は一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態では、ハイブリッド駆動装置1Aが、通常自動車速モードとエコ自動車速モードとの2つの走行モードを有する例を示したが、自動的に車速を調整する走行モードとして、エコ自動車速モードのみを有していてもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
The above describes the embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the number and location of the preset specific engine operating regions and the number and location of the preset specific motor operating regions can be changed in various ways as long as multiple combinations can be created from at least these. In the above embodiment, an example of a method for selecting one combination based on the vehicle speed from multiple combinations of the specific engine operating regions and the specific motor operating regions is shown in the vehicle speed adjustment process of Figures 3 and 4, but this method is only one example and does not limit the present invention. In the above embodiment, an example is shown in which the
1 電動車両
1A ハイブリッド駆動装置
2 駆動輪
3 エンジン
4 補機
5 走行モータ
6 インバータ
7 走行用バッテリ
8 変速機
11 車速センサ
12 周囲センサ
21 運転操作部
22 モード切替スイッチ
23 目標車速設定操作部
31 走行制御部
P1 特定エンジン動作領域
P11、P12、P13 特定モータ動作領域
REFERENCE SIGNS
Claims (5)
回転速度及びトルクの2つのパラメータによって定められる任意のモータ動作領域で動作する電動モータと、
前記内燃機関及び前記電動モータから送られる合計の動力を変速比を変えて駆動輪に伝達可能な変速機と、
前記内燃機関の回転速度、前記電動モータの回転速度、前記変速機の変速比を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記任意のエンジン動作領域の中から1つ又は複数の特定エンジン動作領域を設定し、
前記任意のモータ動作領域の中から1つ又は複数の特定モータ動作領域を設定し、かつ、
車速を自動で調整する自動車速モードの際に、前記内燃機関の動作領域及び前記電動モータの動作領域を、前記特定エンジン動作領域及び前記特定モータ動作領域の複数の組み合わせの中から選択された組み合わせに切り替えることで、車速を調整することを特徴とするハイブリッド駆動装置。 An internal combustion engine operating in a given engine operating range defined by two parameters, rotational speed and torque;
An electric motor that operates in a given motor operating range defined by two parameters, rotation speed and torque;
a transmission capable of transmitting a total power sent from the internal combustion engine and the electric motor to drive wheels by changing a gear ratio;
a control unit that controls a rotation speed of the internal combustion engine, a rotation speed of the electric motor, and a gear ratio of the transmission;
Equipped with
The control unit is
Setting one or more specific engine operating regions from among the arbitrary engine operating regions;
Setting one or more specific motor operation regions from among the arbitrary motor operation regions; and
A hybrid drive device characterized in that, in an automobile speed mode in which the vehicle speed is automatically adjusted, the vehicle speed is adjusted by switching the operating range of the internal combustion engine and the operating range of the electric motor to a combination selected from a plurality of combinations of the specific engine operating range and the specific motor operating range.
前記1つ又は複数の特定モータ動作領域には、前記電動モータの効率が、前記電動モータの最大効率の75%以上の領域が含まれることを特徴とする請求項1記載のハイブリッド駆動装置。 the one or more specific engine operating regions include a region where the efficiency of the internal combustion engine is greater than or equal to 75% of a maximum efficiency of the internal combustion engine;
2. The hybrid drive system according to claim 1, wherein the one or more specific motor operating regions include a region in which the efficiency of the electric motor is 75% or more of a maximum efficiency of the electric motor.
前記任意のモータ動作領域の中から前記複数の特定モータ動作領域を設定し、
前記複数の特定モータ動作領域には、トルクが正の動作領域と、トルクが負の動作領域とが含まれることを特徴とする請求項2記載のハイブリッド駆動装置。 The control unit is
setting the plurality of specific motor operating regions from among the arbitrary motor operating regions;
3. The hybrid drive system according to claim 2, wherein the plurality of specific motor operating regions include an operating region where torque is positive and an operating region where torque is negative.
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