JP2009137350A - Power output device for vehicle and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の動力出力装置およびその制御方法に関し、特に、内燃機関および回転電機から車両推進動力を得るハイブリッド車両の動力出力装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle power output apparatus and a control method therefor, and more particularly to a power output apparatus for a hybrid vehicle that obtains vehicle propulsion power from an internal combustion engine and a rotating electrical machine and a control method therefor.
近年、地球温暖化問題が注目され、環境にやさしいハイブリッド自動車の生産が増加している。ハイブリッド自動車として、遊星歯車機構のサンギヤ,キャリヤ,リングギヤにエンジンの出力軸,第1モータの回転軸,駆動軸が接続されると共に駆動軸に第2モータが減速ギヤを介して接続されたものも提案されている。 In recent years, the issue of global warming has attracted attention, and the production of environmentally friendly hybrid vehicles is increasing. Some hybrid vehicles have a sun gear, a carrier, and a ring gear of a planetary gear mechanism connected to an engine output shaft, a first motor rotating shaft, and a driving shaft, and a driving motor connected to a second motor via a reduction gear. Proposed.
このような車両のエンジン回転数制御において、エンジン応答速度を考慮したエンジン推定トルクを用いて第1モータの目標トルクを設定することが特開2006−63865号公報(特許文献1)に開示されている。
過給エンジンを採用した場合、吸気管圧力の応答遅れが発生し、スロットルバルブの変化量が大きい場合にも、そのままのエンジントルクが出続ける場合がある。その際、第1モータは、エンジン回転を目標値に制御するために、アクセル信号等に基づいて制御が行われるが、エンジントルクの変化の遅れの影響でエンジントルクを吸収するために第1の回転電機の負担が過剰となる場合が考えられる。 When a supercharged engine is adopted, a response delay of the intake pipe pressure occurs, and the engine torque may continue to be output even when the amount of change in the throttle valve is large. At that time, the first motor is controlled based on an accelerator signal or the like in order to control the engine rotation to the target value. However, the first motor absorbs the engine torque due to the delay of the change in the engine torque. There may be a case where the burden on the rotating electric machine becomes excessive.
この発明の目的は、過給エンジンを採用した場合でも安定して制御が可能な車両の動力出力装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vehicle power output device that can be stably controlled even when a supercharged engine is employed.
この発明は、要約すると、車両の動力出力装置であって、吸気経路にエアフローメータと過給機とスロットルバルブとを含む内燃機関と、第1の回転電機と、内燃機関、第1の回転電機、および車輪を駆動する駆動軸が3つの入力軸に接続された動力分割機構と、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理によって内燃機関の出力トルクを推定し、要求駆動力を駆動軸に出力させるために第1の回転電機を制御する制御装置とを備える。 In summary, the present invention is a power output apparatus for a vehicle, and includes an internal combustion engine including an air flow meter, a supercharger, and a throttle valve in an intake path, a first rotating electrical machine, an internal combustion engine, and a first rotating electrical machine. And the output torque of the internal combustion engine by different processing depending on whether the drive shaft for driving the wheel is connected to the three input shafts, and when the amount of change in the opening of the throttle valve is larger or smaller than the threshold value And a control device that controls the first rotating electrical machine to output the required driving force to the drive shaft.
好ましくは、制御装置は、内燃機関の目標トルクに対する出力トルクの変化の遅れを推定するための第1、第2の定数を設定し、第1、第2の定数のいずれか一方に基づいて内燃機関の出力トルクの応答遅れを推定する。第1の定数は、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも小さい場合に適用される定数である。第2の定数は、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合に適用される定数である。 Preferably, the control device sets first and second constants for estimating a delay in change of the output torque with respect to a target torque of the internal combustion engine, and the internal combustion engine is based on one of the first and second constants. Estimate the engine output torque response delay. The first constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is smaller than the threshold value. The second constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is larger than the threshold value.
より好ましくは、制御装置は、内燃機関の負荷率に応じて第2の定数を設定する。
さらに好ましくは、制御装置は、エアフローメータで計測した空気量を記憶しておく。そして制御装置は、第2の定数を算出するときに、しきい値を超えるスロットルバルブの開度変化の前の空気量と、負荷率と内燃機関の回転数とに基づいて過給機を通過後の吸気量変化の遅れを補正した開度変化の後の空気量との空気量差を算出する。そして制御装置は、空気量差に基づいて第2の定数を設定する。
More preferably, the control device sets the second constant according to the load factor of the internal combustion engine.
More preferably, the control device stores an air amount measured by an air flow meter. When the control device calculates the second constant, it passes through the supercharger based on the air amount before the throttle valve opening change exceeding the threshold, the load factor, and the rotational speed of the internal combustion engine. An air amount difference from the air amount after the change in the opening degree after correcting the delay in the later change in the intake air amount is calculated. Then, the control device sets the second constant based on the air amount difference.
好ましくは、車両の動力装置は、動力分割機構とは別の伝達経路で駆動軸との間で機械的動力を授受する第2の回転電機をさらに備える。第1の回転電機は、主として発電機として動作し、第2の回転電機は、主として電動機として動作する。 Preferably, the vehicle power device further includes a second rotating electrical machine that transmits and receives mechanical power to and from the drive shaft through a transmission path different from the power split mechanism. The first rotating electrical machine mainly operates as a generator, and the second rotating electrical machine mainly operates as an electric motor.
この発明は、他の局面では、吸気経路にエアフローメータと過給機とスロットルバルブとを含む内燃機関と、第1の回転電機と、内燃機関、第1の回転電機、および車輪を駆動する駆動軸が3つの入力軸に接続された動力分割機構とを含む車両の動力出力装置の制御方法であって、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理によって内燃機関の出力トルクを推定するステップと、要求駆動力を駆動軸に出力させるために第1の回転電機を制御するステップとを備える。 In another aspect, the present invention provides an internal combustion engine including an air flow meter, a supercharger, and a throttle valve in an intake path, a first rotating electrical machine, an internal combustion engine, a first rotating electrical machine, and a drive for driving wheels. A method of controlling a vehicle power output device including a power split mechanism in which a shaft is connected to three input shafts, wherein the amount of change in the opening degree of the throttle valve is different depending on whether it is larger or smaller than a threshold value To estimate the output torque of the internal combustion engine and to control the first rotating electrical machine to output the required driving force to the drive shaft.
好ましくは、出力トルクを推定するステップは、内燃機関の目標トルクに対する出力トルクの変化の遅れを推定するための第1の定数を設定するステップと、内燃機関の目標トルクに対する出力トルクの変化の遅れを推定するための第2の定数を設定するステップと、第1、第2の定数のいずれか一方に基づいて内燃機関の出力トルクの応答遅れを推定するステップとを含む。第1の定数は、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも小さい場合に適用される定数である。第2の定数は、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合に適用される定数である。 Preferably, the step of estimating the output torque includes a step of setting a first constant for estimating a delay in the change of the output torque with respect to the target torque of the internal combustion engine, and a delay in the change of the output torque with respect to the target torque of the internal combustion engine. Setting a second constant for estimating the output torque, and estimating a response delay of the output torque of the internal combustion engine based on one of the first and second constants. The first constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is smaller than the threshold value. The second constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is larger than the threshold value.
より好ましくは、第2の定数を設定するステップは、内燃機関の負荷率に応じて第2の定数を設定する。 More preferably, the step of setting the second constant sets the second constant according to the load factor of the internal combustion engine.
さらに好ましくは、第2の定数を設定するステップは、エアフローメータで計測した空気量を記憶し、第2の定数を算出するときに、しきい値を超えるスロットルバルブの開度変化の前の空気量と、負荷率と内燃機関の回転数とに基づいて過給機を通過後の吸気量変化の遅れを補正した開度変化の後の空気量との空気量差を算出し、空気量差に基づいて第2の定数を設定する。 More preferably, in the step of setting the second constant, the amount of air measured by the air flow meter is stored, and when calculating the second constant, the air before the throttle valve opening change exceeding the threshold value is calculated. The air volume difference is calculated by calculating the air volume difference between the air volume and the air flow after changing the opening, which compensates for the delay in the intake air volume change after passing through the turbocharger based on the load factor and the rotational speed of the internal combustion engine. A second constant is set based on
好ましくは、車両の動力装置は、動力分割機構とは別の伝達経路で駆動軸との間で機械的動力を授受する第2の回転電機をさらに備える。第1の回転電機は、主として発電機として動作し、第2の回転電機は、主として電動機として動作する。 Preferably, the vehicle power device further includes a second rotating electrical machine that transmits and receives mechanical power to and from the drive shaft through a transmission path different from the power split mechanism. The first rotating electrical machine mainly operates as a generator, and the second rotating electrical machine mainly operates as an electric motor.
本発明によれば、過給エンジンを採用した構成で、安定して制御が可能なハイブリッド車両が実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the hybrid vehicle which can be stably controlled by the structure which employ | adopted the supercharged engine is realizable.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施形態としての内燃機関を搭載するハイブリッド車両20の構成の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a configuration of a
図1を参照して、ハイブリッド車両20は、エンジン22と、エンジン22の出力軸であるクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分割機構30と、動力分割機構30に接続された発電可能なモータジェネレータMG1と、動力分割機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに取り付けられた減速ギヤ35と、減速ギヤ35に接続されたモータジェネレータMG2と、動力出力装置全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70(以下、HV−ECU70という)とを備える。
Referring to FIG. 1,
エンジン22は、ガソリンまたは軽油など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22の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するエンジン用電子制御ユニット24(以下、エンジンECU24という)により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24は、HV−ECU70と通信しており、HV−ECU70からの制御信号に基づいてエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHV−ECU70に出力する。
The
動力分割機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリヤ34とを備える。そして、動力分割機構30は、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリヤ34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。
The
サンギヤ31の回転数Ns、リングギヤ32の回転数Nr、キャリヤ34の回転数Ncとすると、これらのギヤ回転数の間には、図7、図8で説明した共線図の関係が成立し、既出の式(1),式(2)の関係も成立する。
Assuming that the rotational speed Ns of the
キャリヤ34にはエンジン22のクランクシャフト26が連結され、サンギヤ31にはモータジェネレータMG1が連結され、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35が連結されている。したがって、エンジン回転数Ne,モータジェネレータMG1の回転数Nm1、モータジェネレータMG2の回転数Nm2とすると、Ns=Nm1,Nc=Ne,Nr=k・Nm2の関係が成り立つ。ただし、kは減速ギヤ35の減速比である。
A
モータジェネレータMG1が発電機として機能するときには、キャリヤ34から入力されるエンジン22からの動力が、サンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配される。モータジェネレータMG1が電動機として機能するときには、キャリヤ34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータジェネレータMG1からの動力とが統合されて、リングギヤ32側に出力される。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
When motor generator MG1 functions as a generator, power from
モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2は、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動できる同期発電電動機であり、インバータ41,42を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。
Motor generator MG1 and motor generator MG2 are both synchronous generator motors that can be driven as generators and motors, and exchange power with
インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線を含む。これにより、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータジェネレータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。
The
なお、モータジェネレータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。
Note that the
モータジェネレータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータジェネレータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータジェネレータ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43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータジェネレータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されている。
Motor generators MG1, MG2 are both driven and controlled by a motor electronic control unit (hereinafter referred to as motor ECU) 40. The motor ECU 40 includes signals necessary for driving and controlling the motor generators MG1 and MG2, such as signals from rotational
モータECU40からは、インバータ41,42へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、HV−ECU70と通信しており、HV−ECU70からの制御信号によってモータジェネレータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータジェネレータMG1,MG2の運転状態に関するデータをHV−ECU70に出力する。
The
バッテリ50は、バッテリ用電子制御ユニット52(以下、バッテリECU52という)によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51からの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりHV−ECU70に出力する。なお、バッテリECU52では、バッテリ50を管理するために電流センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)も演算している。
The
HV−ECU70は、CPU72を中心として構成されている。HV−ECU70は、CPU72の他に、処理プログラムやマップを記憶する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。
The HV-
HV−ECU70には、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,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,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,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。
The HV-
HV−ECU70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
As described above, the HV-
ハイブリッド車両20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算する。この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータジェネレータMG1とモータジェネレータMG2とが運転制御される。
The
エンジン22とモータジェネレータMG1とモータジェネレータMG2の運転制御としては、トルク変換運転モード、充放電運転モード、モータ運転モードなどがある。
As operation control of the
トルク変換運転モードでは、HV−ECU70は、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共に、エンジン22から出力される動力のすべてが動力分割機構30とモータジェネレータMG1とモータジェネレータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるように、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2を駆動制御する。
In the torque conversion operation mode, the HV-
充放電運転モードでは、HV−ECU70は、要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共に、バッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分割機構30とモータジェネレータMG1とモータジェネレータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2を駆動制御する。
In the charge / discharge operation mode, the HV-
モータ運転モードでは、HV−ECU70は、エンジン22の運転を停止してモータジェネレータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するようモータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2を駆動制御する。
In the motor operation mode, the HV-
なお、図1では、動力出力のための制御部をHV−ECU70、モータECU40、バッテリECU52およびエンジンECU24によって実現しているが、これらのECUをまとめてより少ない数のECUにしても良いし、より細分化された機能の多数のECUで実現するようにしても良い。
In FIG. 1, the control unit for power output is realized by the HV-
図2は、図1に示したハイブリッド車両20のエンジン22に関する構成を詳細に示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing in detail a configuration related to
図2を参照して、車両20は、エンジン22と、過給機200と、インタークーラ162と、エンジンECU24とを含む。
Referring to FIG. 2,
吸入口150から吸入される空気は、エアクリーナ152によりろ過される。エアクリーナ152によりろ過された空気は、吸気通路156を介して過給機200に向けて流れる。過給機200に入った空気はコンプレッサ202により圧縮された後、吸気通路160を流れてインタークーラ162に送られ、インタークーラ162で冷却される。インタークーラ162で冷却された空気は、吸気通路102を通過して、エンジン22に吸入される。
Air sucked from the
吸気通路156の途中には、吸入空気量Qを検出するエアフローメータ154が設けられる。エアフローメータ154は、検出した吸入空気量を表す信号をエンジンECU24に送信する。
An
インタークーラ162は、コンプレッサ202により圧縮されて温度が上昇した空気を冷却する。冷却された空気の体積は、冷却前に比べて小さくなるため、より多くの空気がエンジン22に送り込まれる。
The
吸気通路102の途中には、吸気通路102に流通する空気の流量を調整するスロットルバルブ166が設けられる。スロットルバルブ166は、スロットルモータ168により駆動される。スロットルモータ168は、エンジンECU24から受信する制御信号に応じて駆動される。
A
また、吸気通路102の途中には、吸気管圧力センサ170と吸気温度センサ172が設けられる。吸気管圧力センサ170は、吸気通路102内の空気の圧力を検知する。吸気管圧力センサ170は、検知した空気の圧力を表す信号をエンジンECU24に送信する。吸気温度センサ172は、吸気通路102内の空気の温度を検知する。吸気温度センサ172は、検知した空気の温度を表す信号をエンジンECU24に送信する。
An intake
エンジン22は、シリンダヘッド124とシリンダブロック112とを含む。シリンダブロック112には、複数の気筒が設けられ、図2はそのうち代表的に1つの気筒が示されている。そして、各気筒内には、摺動可能にピストン114が設けられる。ピストン114は、コンロッド116を介してクランクシャフト26に連結される。ピストン114、コンロッド116およびクランクシャフト26によりクランク機構が形成される。
The
ピストン114の上部においては、燃焼室108が形成される。燃焼室108には、点火プラグ110が設けられる。燃料噴射インジェクタ106はシリンダヘッドの吸気通路102に燃料を噴射する。本実施の形態において、エンジン22はポート噴射型のエンジンであるとして説明するが、特に、ポート噴射型のエンジンに限定されるものではない。たとえば、エンジン22は、内燃機関であればよく、直噴エンジンであってもよいし、ディーゼルエンジンであってもよい。
A
シリンダヘッド124には、吸気通路102と排気通路130とがそれぞれ燃焼室108に接続するように設けられる。吸気通路102と燃焼室108との間には、吸気バルブ104が設けられる。排気通路130と燃焼室108との間には、排気バルブ128が設けられる。吸気バルブ104および排気バルブ128は、クランクシャフト26と連動して回転するカムシャフト(図示せず)により駆動される。
The
吸気通路102を流通する空気は、燃料噴射インジェクタ106から噴射された燃料と混合される。そして、混合気は、ピストン114が下降するときに、吸気バルブ104が開かれて燃焼室108に吸引される。燃焼室108に流入した混合気は、吸気バルブ104が閉じて、ピストン114が上死点付近まで上昇したときに点火プラグ110によって点火されて燃焼する。燃焼による圧力によりピストン114が押し下げられる。このとき、ピストン114の上下運動がクランク機構を介してクランクシャフト26の回転運動に変換される。
The air flowing through the
そして、ピストン114が下死点付近まで下降したときに、排気バルブ128が開く。ピストン114が再び上昇するときに、燃焼室108内で燃焼させられた空気、すなわち、排気ガスは、排気通路130を通過する。排気通路130に入った空気は、過給機200のタービン204を駆動させた後に、排気管180を通って触媒182に導かれる。排気ガスは、触媒182により浄化された後、車外に排出される。
When the
クランクシャフト26の一方端には、プーリ(図示せず)が設けられる。このプーリはベルトを介してオルタネータの回転軸に設けられたプーリに連結される。クランクシャフト26の回転によりオルタネータが作動して、発電が行なわれる。
A pulley (not shown) is provided at one end of the
タイミングロータ118は、クランクシャフト26に設けられており、クランクシャフト26と共に回転する。タイミングロータ118の外周には、予め定められた間隔で複数の突起が設けられている。クランクポジションセンサ122はタイミングロータ118の突起に対向して設けられている。タイミングロータ118が回転すると、タイミングロータ118の突起と、クランクポジションセンサ122とのエアギャップが変化するため、クランクポジションセンサ122のコイル部を通過する磁束が増減し、コイル部に起電力が発生する。クランクポジションセンサ122は、起電力を表す信号を、エンジンECU24に送信する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ122から送信された信号に基づいて、クランク角を検出する。
The
また、車両には、車速センサ(図示せず)が車輪に設けられ、車輪の回転数(車輪速度)を検知する。車速センサは、検出結果を表す信号をエンジンECU24に送信する。エンジンECU24は、車輪の回転数から、車速を算出する。
Further, the vehicle is provided with a vehicle speed sensor (not shown) on the wheel, and detects the rotation speed (wheel speed) of the wheel. The vehicle speed sensor transmits a signal representing the detection result to the
エンジンECU24は、吸気圧、吸気温度、吸入空気量、車輪速度など各センサから送信された信号や、図1のハイブリッドECU70から通信によって与えられるアクセルペダル233の踏み込み量等や、メモリに記憶されたマップおよびプログラムに基づいて演算処理を行ない、エンジン22が所望の運転状態となるように、機器類を制御する。
The
過給機200は、コンプレッサ202と、シャフト210と、タービン204とを含む。コンプレッサ202のハウジング内には、コンプレッサホイール(コンプレッサロータ、コンプレッサブレードなどとも呼ばれる。)206が収納される。コンプレッサホイール206は、エアクリーナ152によりろ過された空気を圧縮(過給)する。
The
タービン204のハウジング内には、タービンホイール(タービンロータ、タービンブレードなどとも呼ばれる。)208が収納される。タービンホイール208は、排気ガスにより回転させられる。
A turbine wheel (also referred to as a turbine rotor, a turbine blade, or the like) 208 is accommodated in the housing of the
コンプレッサホイール206とタービンホイール208とは、シャフト210の両端にそれぞれ設けられる。すなわち、排気ガスによりタービンホイール208が回転させられると、コンプレッサホイール206も回転する。シャフト210は、過給機ハウジングにより回転自在に支持される。
The
以上のような構成を有する過給機200においては、エンジン22で、燃料と混合された空気が燃焼された後、排気ガスは、排気通路130からタービン204内に導かれる。排気ガスはそこでタービンホイール208を回転させ、その回転力がシャフト210に伝達される。その後、排気ガスは、排気管180を流通して、触媒182に導かれる。触媒182に導かれた排気ガスは、浄化された状態で車外へ排出される。
In the
一方、エンジン22に供給するため車外より吸入された空気は、エアクリーナ152によってろ過された後、吸気通路156を流通して、コンプレッサ202内に導かれる。空気はシャフト210と一体となって回転するコンプレッサホイール206によって圧縮(過給)される。圧縮された空気は、インタークーラ162に導かれ、冷却された状態でエンジン22の吸気通路102を介して燃焼室108に吸入される。
On the other hand, air taken from outside the vehicle to be supplied to the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド車両20の動作について説明する。
図3は、実施例のハイブリッド車両20のHV−ECU70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、8msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a drive control routine executed by the HV-
図3の駆動制御ルーチンが実行されると、HV−ECU70のCPU72は、まず、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や車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Ne,モータジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の充放電要求パワーPb*などのデータを入力する処理を実行する(ステップS100)。
When the drive control routine of FIG. 3 is executed, the
ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクシャフト26に取り付けられた図2のクランクポジションセンサ122により検出され、エンジンECU24を経由して通信により入力される。モータジェネレータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータジェネレータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演算されたものが、モータECU40から通信により入力される。充放電要求パワーPb*は、バッテリ50の残容量SOCに基づいて設定されたものが、バッテリECU52から通信により入力される。
Here, the rotational speed Ne of the
こうしてデータが入力されると、CPU72は、入力されたアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*と要求パワーPr*とを設定する(ステップS110)。
When the data is input in this way, the
図4は、要求トルク設定用のマップの一例を示す図である。
図4に示されるように、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めておく。この関係を要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*が導出される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a map for request torque setting.
As shown in FIG. 4, the relationship among the accelerator opening Acc, the vehicle speed V, and the required torque Tr * is determined in advance. This relationship is stored in the
また、要求パワーPr*は、要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものを設定する。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数を乗じることにより求めたり、モータジェネレータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることにより求めたりすることができる。
The required power Pr * is set by multiplying the required torque Tr * by the rotational speed Nr of the
こうして要求パワーPr*を設定すると、設定した要求パワーPr*とバッテリ50の充放電要求パワーPb*とロスLossとの和によりエンジン22から出力すべきエンジン要求パワーPe*を設定し(ステップS120)、設定したエンジン要求パワーPe*に基づいてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*を設定する(ステップS130)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインとエンジン要求パワーPe*とに基づいて、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定することにより行なわれる。
When the required power Pr * is set in this way, the engine required power Pe * to be output from the
図5は、エンジン22の動作ラインの一例において目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing how the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set in an example of the operation line of the
図5に示すように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、実線で示されるエンジン動作ラインと破線で示されるエンジン要求パワーPe*(=Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。 As shown in FIG. 5, the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are a curve in which the engine operation line indicated by the solid line and the engine required power Pe * (= Ne * × Te *) indicated by the broken line are constant. It can be obtained from the intersection.
図3のステップS130において目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定すると、次にエンジン推定トルクTeestが設定される(ステップS140)。ここで、エンジン推定トルクTeestは、目標トルクTe*でエンジン22を運転したときにエンジン22から出力されるトルクとして推定されるものである。エンジン推定トルクTeestの設定手法については後に詳しく説明する。
If the target rotational speed Ne * and the target torque Te * are set in step S130 of FIG. 3, then the engine estimated torque Test is set (step S140). Here, the estimated engine torque Test is estimated as torque output from the
そして、設定した目標回転数Ne*とリングギヤ軸32aの回転数Nr(=Nm2/Gr)と動力分割機構30のギヤ比ρとを用いて次式(1)によりモータジェネレータMG1の目標回転数Nm1*を計算する。そして、計算した目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1との偏差ΔNm1とステップS140で設定したエンジン推定トルクTeestと動力分割機構30のギヤ比ρとに基づいて次式(2)によりモータジェネレータMG1のトルク指令Tm1*を計算する(ステップS150)。
Then, using the set target rotational speed Ne *, the rotational speed Nr (= Nm2 / Gr) of the
図6は、動力分割機構30の各回転要素の回転数とトルクの力学的な関係を示す共線図である。
FIG. 6 is a collinear diagram showing the dynamic relationship between the rotational speed and torque of each rotary element of the
図6において、左端のS軸はモータジェネレータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリヤ34の回転数を示し、R軸はリングギヤ32(リングギヤ軸32a)の回転数Nrを示す。なお、R軸上の2つの上向きの太線矢印は、エンジン22を目標トルクTe*で運転すると共にモータジェネレータMG1をトルク指令Tm1*で運転したときに、エンジン22から出力されるトルクがリングギヤ軸32aに伝達されるトルクTerと、モータジェネレータMG2から出力されるトルクTm2*がリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示す。
In FIG. 6, the leftmost S-axis indicates the rotation speed of the
以下の式(1)は、図6の共線図における回転数の関係から容易に導くことができる。また、以下の式(2)は、モータジェネレータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるために、エンジン22からサンギヤ31の回転軸に伝達されるトルクを打ち消すためのフィードフォワード項とモータジェネレータMG1を目標回転数Nm1*と現在の回転数Nm1との偏差ΔNm1を打ち消すためのフィードバック項とを含む。フィードフォワード項は、-Teest・ρ/(1+ρ)である。残りのフィードバック項における右辺第2項の「KP」は比例項のゲインであり右辺第3項の「KI」は積分項のゲインであり右辺第4項の「KD」は微分項のゲインである。
Nm1*=(Ne*・(1+ρ)-Nm2/Gr)/ρ … (1)
Tm1*=-Teest・ρ/(1+ρ)+KP・ΔNm1+KI∫ΔNm1dt+KD・d(ΔNm1)/dt … (2)
このようにモータジェネレータMG1の目標回転数Nm1*とトルク指令Tm1*とが算出される。そして、要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分割機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて、要求トルクTr*をリングギヤ軸32aに作用させるためにモータジェネレータMG2から出力すべきトルク指令Tm2*が設定される(ステップS160)。なお、式(3)は、図6のR軸上におけるトルクの釣り合いの関係から導くことができる。
Tm2*=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr … (3)
このようにエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*が設定される。そして、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータジェネレータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40に送信されて(ステップS170)、駆動制御ルーチンが終了する(ステップS180)。
The following formula (1) can be easily derived from the relationship of the rotational speed in the alignment chart of FIG. Further, the following equation (2) indicates that the feedforward term for canceling the torque transmitted from the
Nm1 * = (Ne * ・ (1 + ρ) -Nm2 / Gr) / ρ (1)
Tm1 * =-Teest ・ ρ / (1 + ρ) + KP ・ ΔNm1 + KI∫ΔNm1dt + KD ・ d (ΔNm1) / dt (2)
In this way, target rotation speed Nm1 * and torque command Tm1 * of motor generator MG1 are calculated. Then, using the required torque Tr *, the torque command Tm1 *, the gear ratio ρ of the
Tm2 * = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (3)
In this way, the target rotational speed Ne * and target torque Te * of the
目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントでエンジン22が運転されるように、エンジン22における燃料噴射制御や点火制御などの制御を行なう。
The
また、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータジェネレータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータジェネレータMG2が駆動されるように、インバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
The
図7は、図3のステップS140のエンジン推定トルクTeestの設定処理を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing a process for setting the engine estimated torque Test in step S140 of FIG.
図7のエンジン推定トルク設定処理では、まず、基本的なむだ時間Tdおよび一次遅れ定数Tcの設定が行なわれる。ここで、むだ時間Tdと一次遅れ時定数Tcは、エンジン22を目標トルクTe*で運転させたときに、実際にエンジン22から出力されるトルクをむだ時間と一次遅れで近似して、エンジン22の応答性を表すためのものである。
In the engine estimated torque setting process of FIG. 7, first, basic dead time Td and first-order lag constant Tc are set. Here, the dead time Td and the first-order lag time constant Tc approximate the torque actually output from the
Td=ftd(Ne)とあるのは、むだ時間Tdはエンジン回転数Neを変数とした関数として定められることを示し、予めマップにしておくこともできる。 Td = ftd (Ne) indicates that the dead time Td is determined as a function using the engine speed Ne as a variable, and can be previously set as a map.
この場合、エンジン22の回転数Neとむだ時間Tdとの関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、エンジン回転数Neが与えられるとマップから対応するむだ時間Tdを導出することによりむだ時間Tdが設定される。
In this case, the relationship between the rotational speed Ne of the
図8は、ステップS200においてむだ時間Tdを定めるのに用いることのできるマップの一例を示した図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a map that can be used to determine the dead time Td in step S200.
図8において、縦軸はむだ時間Tdを示し、横軸はエンジン回転数Neを示す。エンジン回転数Neが高くなるにつれて、むだ時間Tdは小さく設定される。 In FIG. 8, the vertical axis represents the dead time Td, and the horizontal axis represents the engine speed Ne. As the engine speed Ne increases, the dead time Td is set smaller.
また、エンジン22の回転数Neと一次遅れ時定数Tcとの関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておく。そして、エンジン回転数Neが与えられると、マップから対応する一次遅れ時定数Tcが導出され設定される。
Further, the relationship between the rotational speed Ne of the
図9は、ステップS200において一次遅れ時定数Tcを定めるのに用いることのできるマップの一例を示した図である。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a map that can be used to determine the first-order lag time constant Tc in step S200.
図9において、縦軸は一次遅れ時定数Tcを示し、横軸はエンジン回転数Neを示す。エンジン回転数Neが高くなるにつれて、一次遅れ時定数Tcは小さく設定される。 In FIG. 9, the vertical axis represents the first-order lag time constant Tc, and the horizontal axis represents the engine speed Ne. As the engine speed Ne increases, the first-order lag time constant Tc is set smaller.
再び図7を参照して、ステップS200での標準的なむだ時間Tdおよび一次遅れ定数Tcが定められた後、続いて、スロットル変化量の絶対値|Δθ|がしきい値θthより大きいか否かが判断される(ステップS210)。スロットル開度が急激に変化してエンジン推定トルクをステップS200で設定したむだ時間と一次遅れ定数によって求めるとトルク誤差が大きくなってしまう。しきい値θthは、このスロットル開度の急激な変化を検出するためのしきい値である。 Referring to FIG. 7 again, after the standard dead time Td and first-order lag constant Tc in step S200 are determined, subsequently, whether or not the absolute value | Δθ | of the throttle change amount is larger than the threshold value θth. Is determined (step S210). If the throttle opening changes rapidly and the estimated engine torque is obtained from the dead time set in step S200 and the first-order lag constant, the torque error becomes large. The threshold value θth is a threshold value for detecting a sudden change in the throttle opening.
スロットル変化量の絶対値|Δθ|がしきい値θthより大きくない場合には(ステップS210でNO)、過給器の応答遅れを考慮しなくて良い。したがって、そのままステップS200で定めたむだ時間Tdと一次遅れ定数Tcを適用すればよいのでステップS250に処理が進む。一方、スロットル変化量の絶対値|Δθ|がしきい値θthより大きい場合には(ステップS210でYES)、エンジントルク推定の精度を向上させるため過給器の応答遅れを考慮するほうがよく、ステップS220〜S240でむだ時間Tdと一次遅れ定数Tcを再設定する。 When the absolute value | Δθ | of the throttle change amount is not larger than the threshold value θth (NO in step S210), it is not necessary to consider the response delay of the supercharger. Accordingly, the dead time Td and the first-order lag constant Tc determined in step S200 may be applied as they are, and the process proceeds to step S250. On the other hand, if the absolute value | Δθ | of the throttle change is larger than the threshold value θth (YES in step S210), it is better to consider the response delay of the turbocharger in order to improve the accuracy of engine torque estimation. In S220 to S240, the dead time Td and the first-order lag constant Tc are reset.
まず、スロットル変化前後のエアフローメータで計測した空気量をマップで推定する(ステップS220)。 First, the air amount measured by the air flow meter before and after the throttle change is estimated on a map (step S220).
図10は、空気量の変化を求めるためのマップの例である。
図10では、横軸がエンジン回転数Neであり、縦軸はエンジン負荷率KLである。エンジン回転数Neは、図2のクランクポジションセンサ122からの信号に基づいて得られる。エンジン負荷率KLは、吸気行程完了時において、各気筒の筒内に充填されている空気の量(筒内充填空気量)を各気筒のシリンダ容積分の標準状態の空気密度で除したものである。すなわち、
負荷率KL=(筒内充填空気量)/(シリンダ容積分の標準状態の空気密度)
エンジン負荷率KLは例えば次式(4)により定義される。
KL=(Mc/((DSP/NCYL)・ρastd))・100 … (4)
この式(1)において、Mcは吸気行程完了時において各気筒の筒内に充填されている空気の量である筒内充填空気量(g)を示し、DSPは機関の排気量(リットル)を示し、NCYLは気筒数を示し、ρastdは標準状態(1気圧、25℃)における空気の密度(約1.2g/リットル)を示している。
FIG. 10 is an example of a map for obtaining a change in the air amount.
In FIG. 10, the horizontal axis represents the engine speed Ne, and the vertical axis represents the engine load factor KL. The engine speed Ne is obtained based on a signal from the
Load factor KL = (in-cylinder charged air amount) / (standard air density for cylinder volume)
The engine load factor KL is defined by the following equation (4), for example.
KL = (Mc / ((DSP / NCYL) · ρastd)) · 100 (4)
In this equation (1), Mc indicates the cylinder air filling amount (g) which is the amount of air charged in the cylinder of each cylinder when the intake stroke is completed, and the DSP indicates the engine displacement (liter). NCYL represents the number of cylinders, and ρastd represents the air density (about 1.2 g / liter) in the standard state (1 atm, 25 ° C.).
吸気管から筒内に吸入される空気の流量を筒内吸入空気流量mc(g/sec)と称すると、筒内充填空気量Mcは吸気行程1回に要する時間tiv(sec)を用いて次式(5)のように表される。
Mc=mc・tiv … (5)
従って、各係数をひとまとめにしてkkで表すと、エンジン負荷率KLは次式(6)のようにも表される。
KL=kk・mc … (6)
ここで、筒内吸入空気流量mcは、エアフローメータ154の出力に基づいて決定される。図10のマップは、エンジン負荷率KLおよびエンジン回転数Neに基づいて空気量を推定するものである。すなわち、エンジン負荷率KLに基づいて空気量を推定するということは、式(4)(5)(6)の関係から、エアフローメータ154の出力に基づいて空気量を推定するというようにも言い表すことができる(ステップS220)。
When the flow rate of air sucked into the cylinder from the intake pipe is referred to as in-cylinder intake air flow rate mc (g / sec), the in-cylinder charged air amount Mc is determined using the time tiv (sec) required for one intake stroke. It is expressed as equation (5).
Mc = mc · tiv (5)
Therefore, when each coefficient is collectively expressed by kk, the engine load factor KL is also expressed by the following equation (6).
KL = kk · mc (6)
Here, the cylinder intake air flow rate mc is determined based on the output of the
図10において、エンジン回転数がNe1であり、エアフローメータ154の出力に基づいて決定されるエンジン負荷率がKL1であるときは、点Pの位置がマップで示される空気量である。点Pは空気量ΔQが大と表示されている。これは、エアフローメータ154で検出した空気量に対してさらにΔQだけ補正をした値を推定値とすることを示している。その補正値ΔQが大きい領域に点Pが属している。
In FIG. 10, when the engine speed is Ne1 and the engine load factor determined based on the output of the
なお、空気量ΔQが小と表示された領域は、補正量が小さいのでエアフローメータ154で検出した空気量にほぼ近い値が空気量であると推定されることを意味する。
Note that a region where the air amount ΔQ is displayed as small means that the correction amount is small, and therefore a value that is almost close to the air amount detected by the
続いて、スロットル変化前後の推定空気量差Qdが算出される(ステップS230)。スロットル変化前の空気量は、エアフローメータの出力から得られる実測値を使用する。このために、スロットル変化前の空気量は一旦メモリ等に保持され、ステップS230のスロットル変化の大小が判定され、スロットル変化量がしきい値よりも大きければメモリ等から変化前の空気量が読み出される。そしてスロットル変化後の空気量は、スロットル変化後のエアフローメータの実測値に、図10のマップによって得られた空気量ΔQを加えることで得られる。スロットル変化前後の推定空気量差Qdは、スロットル変化後の空気量からスロットル変化前の空気量を差し引くことで得られる。 Subsequently, an estimated air amount difference Qd before and after the throttle change is calculated (step S230). As the air amount before the throttle change, an actual measurement value obtained from the output of the air flow meter is used. For this reason, the air amount before the throttle change is temporarily held in a memory or the like, and the magnitude of the throttle change in step S230 is determined. If the throttle change amount is larger than the threshold value, the air amount before the change is read from the memory or the like. It is. The air amount after the throttle change is obtained by adding the air amount ΔQ obtained by the map of FIG. 10 to the actual measured value of the air flow meter after the throttle change. The estimated air amount difference Qd before and after the throttle change can be obtained by subtracting the air amount before the throttle change from the air amount after the throttle change.
次に、ステップS230で得られた推定空気量差Qdに基づいて、むだ時間Td、一次遅れ時定数Tcの設定が行なわれる(ステップS240)。 Next, the dead time Td and the first-order lag time constant Tc are set based on the estimated air amount difference Qd obtained in step S230 (step S240).
Td=ftd(Qd)とあるのは、むだ時間Tdは推定空気量差Qdを変数とした関数として定められることを示し、予めマップにしておくこともできる。 Td = ftd (Qd) indicates that the dead time Td is determined as a function using the estimated air amount difference Qd as a variable, and can be previously mapped.
この場合、むだ時間Tdは、推定空気量差Qdとむだ時間Tdとの関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておき、推定空気量差Qdが与えられるとマップから対応するむだ時間Tdを導出することにより設定する。
In this case, for the dead time Td, the relationship between the estimated air amount difference Qd and the dead time Td is obtained in advance and stored in the
図11は、ステップS240においてむだ時間Tdを定めるのに用いることのできるマップの一例を示した図である。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a map that can be used to determine the dead time Td in step S240.
図11において、縦軸はむだ時間Tdを示し、ステップS230で算出した推定空気量差Qdを示す。推定空気量差Qdが増加するにつれて、むだ時間Tdは大きく設定される。 In FIG. 11, the vertical axis represents the dead time Td and the estimated air amount difference Qd calculated in step S230. As the estimated air amount difference Qd increases, the dead time Td is set larger.
また、推定空気量差Qdと一次遅れ時定数Tcとの関係を予め求めてマップとしてROM74に記憶しておく。そして、推定空気量差Qdが与えられると、マップから対応する一次遅れ時定数Tcが導出され設定される。
Further, the relationship between the estimated air amount difference Qd and the first-order lag time constant Tc is obtained in advance and stored in the
図12は、ステップS240において一次遅れ時定数Tcを定めるのに用いることのできるマップの一例を示した図である。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a map that can be used to determine the first-order lag time constant Tc in step S240.
図12において、縦軸は一次遅れ時定数Tcを示し、横軸は推定空気量差Qdを示す。推定空気量差Qdが増加するにつれて、一次遅れ時定数Tcは大きく設定される。 In FIG. 12, the vertical axis represents the first-order lag time constant Tc, and the horizontal axis represents the estimated air amount difference Qd. As the estimated air amount difference Qd increases, the first-order lag time constant Tc is set larger.
そして、ステップS200で設定された、またはステップS210〜S240で設定されたむだ時間Tdと一次遅れ時定数Tcを用いて、目標トルクに応答遅れ処理を施すことによりエンジン推定トルクTeestを設定して(ステップS250)、処理が図3のフローチャートに移される(ステップS260)。 Then, the estimated engine torque Test is set by applying response delay processing to the target torque using the dead time Td and the first-order lag time constant Tc set in step S200 or set in steps S210 to S240 ( In step S250, the process proceeds to the flowchart of FIG. 3 (step S260).
図13は、スロットルが急に閉じられた場合のエンジン推定トルクの過渡的変化を示した図である。 FIG. 13 is a diagram showing a transient change in the estimated engine torque when the throttle is suddenly closed.
図13に示されるように、本実施の形態の制御によれば、時刻t1においてスロットル開度が大きく減少したときに、その変化前後の空気量差が小さければ、無駄時間および時定数が小さく設定され、実線Te1で示されるようにエンジン推定トルクが変化する。これに対し、スロットル開度変化前後の空気量差が小さければ、無駄時間および時定数が大きく設定され、エンジン推定トルクは破線Te2で示されるように変化する。 As shown in FIG. 13, according to the control of the present embodiment, when the throttle opening greatly decreases at time t1, if the difference in the air amount before and after the change is small, the dead time and the time constant are set small. Then, the engine estimated torque changes as indicated by the solid line Te1. On the other hand, if the air amount difference before and after the change in the throttle opening is small, the dead time and the time constant are set large, and the estimated engine torque changes as indicated by the broken line Te2.
図14は、スロットルが急に開かれた場合のエンジン推定トルクの過渡的変化を示した図である。 FIG. 14 is a diagram showing a transient change in the estimated engine torque when the throttle is suddenly opened.
図14に示されるように、本実施の形態の制御によれば、時刻t1においてスロットル開度が大きく増大したときに、その変化前後の空気量差が小さければ、無駄時間および時定数が小さく設定され、実線Te3で示されるようにエンジン推定トルクが変化する。これに対し、スロットル開度変化前後の空気量差が小さければ、無駄時間および時定数が大きく設定され、エンジン推定トルクは破線Te4で示されるように変化する。 As shown in FIG. 14, according to the control of the present embodiment, when the throttle opening greatly increases at time t1, if the difference in air amount before and after the change is small, the dead time and the time constant are set small. Then, the engine estimated torque changes as indicated by the solid line Te3. On the other hand, if the air amount difference before and after the change in the throttle opening is small, the dead time and the time constant are set large, and the estimated engine torque changes as indicated by the broken line Te4.
図15は、本実施の形態の車両の動力出力装置による制御が行なわれた場合の効果を説明するための波形図である。 FIG. 15 is a waveform diagram for explaining the effect when control is performed by the vehicle power output apparatus of the present embodiment.
図15を参照して、運転者がアクセルペダルを踏み込んだ状態(WOT状態)から中間位置程度まで緩めた状態(パーシャル状態)に時刻t1においてアクセルペダルを変化させたとする。すると、スロットルバルブはアクセルペダルに応答して変化するが、過給器のタービン回転数が慣性によってしばらく高回転であるので、過給圧(吸気圧)は破線で示すように遅れて変化する。そしてエンジントルクTeも同様に、破線で示すように遅れて変化する。 Referring to FIG. 15, it is assumed that the accelerator pedal is changed at time t1 from a state in which the driver depresses the accelerator pedal (WOT state) to a state in which the driver relaxes to an intermediate position (partial state). Then, the throttle valve changes in response to the accelerator pedal. However, since the turbine rotation speed of the supercharger is high for a while due to inertia, the supercharging pressure (intake pressure) changes with a delay as shown by a broken line. Similarly, the engine torque Te changes with a delay as indicated by a broken line.
これに対して、本実施の形態の制御が行なわれない場合には、極端に書くと、波形群Aで示すように、エンジン推定トルクは時刻t1において急激に減少するので、図6で示した共線図上でエンジン推定トルクとつりあうように制御されるモータジェネレータMG1の目標トルクTm1*も急激に減少する。 On the other hand, when the control according to the present embodiment is not performed, if written extremely, the estimated engine torque rapidly decreases at time t1, as shown by the waveform group A, so that it is shown in FIG. The target torque Tm1 * of the motor generator MG1 that is controlled so as to be balanced with the estimated engine torque on the alignment chart also decreases rapidly.
しかし、エンジントルクTeは、過給圧の変化の遅れにより時刻t1以降もしばらく大きなままであるので、車両の要求トルクを車輪に出力させるようにそれをフィードバックが働き、モータジェネレータMG1のトルクのフィードバック量が大きくなる。 However, since engine torque Te remains large for a while after time t1 due to a delay in the change in supercharging pressure, the feedback acts so that the required torque of the vehicle is output to the wheels, and the feedback of torque of motor generator MG1. The amount increases.
このとき、偏差が大きすぎるとフィードバックが破綻する恐れがあり、たとえばフィードバック量を急変防止のため制限する結果、要求トルクが車輪に出力できなくなり、運転者に違和感を覚えさせたり、必要以上にモータジェネレータMG1で発電が行なわれたりする可能性がある。 At this time, if the deviation is too large, the feedback may fail.For example, as a result of limiting the feedback amount to prevent sudden change, the required torque cannot be output to the wheels, causing the driver to feel uncomfortable, There is a possibility that power is generated by the generator MG1.
一方、本実施の形態の制御が行なわれた場合を示す波形群Bによれば、エンジン推定トルクがエンジントルクTeの変化と同様に変化することになるので、モータジェネレータMG1のフィードフォワード分のトルクの精度が向上し、フィードバック分が減少し、要求トルクの出力制御やバッテリ充電制御が良好に行なわれる。 On the other hand, according to waveform group B indicating the case where the control according to the present embodiment is performed, the estimated engine torque changes in the same manner as the change in engine torque Te, so that the torque corresponding to the feedforward of motor generator MG1. Accuracy is improved, the amount of feedback is reduced, and output control of required torque and battery charge control are performed satisfactorily.
なお、図7のフローチャートで説明したエンジントルク推定処理は、エンジン用電子制御ユニットで行なってもよいし、ハイブリッド用電子制御ユニットで行なっても良い。 The engine torque estimation process described in the flowchart of FIG. 7 may be performed by the engine electronic control unit or the hybrid electronic control unit.
図16は、エンジン推定トルク算出処理がエンジン用電子制御ユニットで行なわれる場合を概略的に説明するための図である。 FIG. 16 is a diagram for schematically illustrating a case where the engine estimated torque calculation process is performed by the engine electronic control unit.
図16に例示した場合には、エンジン用電子制御ユニットにおいて、スロットル開度、過給圧、バルブタイミングおよびエンジン回転数が入力される4次元マップから空気量が算出され、その空気量と点火時期と吸気温度がトルク算出部で処理され、その結果エンジン推定トルクがハイブリッド用電子制御ユニット70に入力される。
In the case illustrated in FIG. 16, in the engine electronic control unit, the air amount is calculated from a four-dimensional map into which the throttle opening, the supercharging pressure, the valve timing, and the engine speed are input, and the air amount and the ignition timing are calculated. And the intake air temperature are processed by the torque calculation unit, and as a result, the estimated engine torque is input to the hybrid
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、与えられたエンジン推定トルクに基づいてモータジェネレータMG1の制御をモータ制御ECUに行なわせる。
Hybrid
図17は、エンジン推定トルク算出処理がハイブリッド用電子制御ユニットで行なわれる場合を概略的に説明するための図である。 FIG. 17 is a diagram for schematically illustrating a case where the engine estimated torque calculation process is performed by the hybrid electronic control unit.
図17に例示した場合には、エンジン用電子制御ユニットでスロットル開度、過給圧、バルブタイミングおよびエンジン回転数が入力される4次元マップから空気量が算出されハイブリッド用電子制御ユニットに出力される。ハイブリッド制御ECUでは、その空気量とエンジン回転数とをトルク算出部で処理してエンジン推定トルクが求められ、さらに、ハイブリッド制御ECUは、そのエンジン推定トルクに基づいてモータジェネレータMG1の制御をモータ制御ECUに行なわせる。 In the case illustrated in FIG. 17, the air amount is calculated from a four-dimensional map in which the throttle opening, the supercharging pressure, the valve timing, and the engine speed are input by the engine electronic control unit, and is output to the hybrid electronic control unit. The In the hybrid control ECU, the air amount and the engine speed are processed by a torque calculation unit to obtain an engine estimated torque. Further, the hybrid control ECU controls the motor generator MG1 based on the engine estimated torque. Have the ECU do this.
トルク推定処理は、図16に示したようにエンジン用電子制御ユニット中で行なわれても良く、図17に示したようにハイブリッド用電子制御ユニット中で行なわれても良い。 The torque estimation process may be performed in the engine electronic control unit as shown in FIG. 16, or may be performed in the hybrid electronic control unit as shown in FIG.
最後に、再び図1、図2等を用いて、本実施の形態について総括的に説明する。本実施の形態の車両の動力出力装置は、吸気経路にエアフローメータ154と過給機200とスロットルバルブ166とを含む内燃機関(エンジン22)と、第1の回転電機(モータジェネレータMG1)と、内燃機関、第1の回転電機、および車輪を駆動する駆動軸が3つの入力軸に接続された動力分割機構30と、スロットルバルブ166の開度変化量がしきい値よりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理によって内燃機関の出力トルクを推定し、要求駆動力を駆動軸(リングギヤ軸32a)に出力させるために第1の回転電機を制御する制御装置(HV−ECU70、モータECU40、エンジンECU24)とを備える。制御装置は、実施の形態では、HV−ECU70、モータECU40、エンジンECU24で実現されているが、これらをまとめて1つのECUにしても良いし、異なる複数のECUに分割しても良い。
Finally, the present embodiment will be generally described with reference to FIGS. 1 and 2 again. The power output apparatus for a vehicle according to the present embodiment includes an internal combustion engine (engine 22) including an
好ましくは、制御装置は、内燃機関の目標トルクTe*に対する出力トルクTeの変化の遅れを推定するための第1、第2の定数を設定し、第1、第2の定数のいずれか一方に基づいて内燃機関の出力トルクの応答遅れを推定する。図7のステップS200において設定されるように、第1の定数は、スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも小さい場合に適用される定数(むだ時間Td、時定数Tc)である。図7のステップS220〜S240において設定されるように、第2の定数は、スロットルバルブ166の開度変化量がしきい値よりも大きい場合に適用される定数である。
Preferably, the control device sets first and second constants for estimating a delay in change of the output torque Te with respect to the target torque Te * of the internal combustion engine, and sets either of the first and second constants. Based on this, the response delay of the output torque of the internal combustion engine is estimated. As set in step S200 of FIG. 7, the first constant is a constant (dead time Td, time constant Tc) applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is smaller than the threshold value. As set in steps S220 to S240 in FIG. 7, the second constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the
より好ましくは、図10〜図12に示すように、制御装置は、内燃機関の負荷率KLに応じて第2の定数を設定する。 More preferably, as shown in FIGS. 10 to 12, the control device sets the second constant according to the load factor KL of the internal combustion engine.
さらに好ましくは、制御装置は、エアフローメータ154で計測した空気量を記憶しておく。そして制御装置は、第2の定数を算出するときに、しきい値を超えるスロットルバルブの開度変化の前の空気量と、図10に示すように負荷率と内燃機関の回転数とに基づいて過給機を通過後の吸気量変化の遅れを補正した開度変化の後の空気量との空気量差を算出する。そして制御装置は、図11、図12に示すように、空気量差に基づいて第2の定数を設定する。
More preferably, the control device stores the air amount measured by the
好ましくは、車両の動力装置は、動力分割機構30とは別の伝達経路で駆動軸との間で機械的動力を授受する第2の回転電機(モータジェネレータMG2)をさらに備える。第1の回転電機は、主として発電機として動作し、第2の回転電機は、主として電動機として動作する。
Preferably, the vehicle power unit further includes a second rotating electrical machine (motor generator MG2) that transmits and receives mechanical power to and from the drive shaft through a transmission path different from
本実施の形態によれば、吸気管圧力の応答遅れによる過充電や意図しない車両挙動を抑制できる。したがって、過給エンジンを採用した構成で、安定して制御が可能なハイブリッド車両が実現できる。 According to the present embodiment, it is possible to suppress overcharge and unintended vehicle behavior due to a response delay in the intake pipe pressure. Therefore, it is possible to realize a hybrid vehicle that can be stably controlled with a configuration employing a supercharged engine.
また、本実施の形態は、上記制御装置で実行される制御方法を開示する。この制御方法は、コンピュータを用いてソフトウエアで実行可能である。この制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体(ROM、CD−ROM、メモリカードなど)から車両の制御装置中のコンピュータに読み込ませたり、また通信回線を通じて提供したりしても良い。 Further, the present embodiment discloses a control method executed by the control device. This control method can be executed by software using a computer. A program for causing a computer to execute this control method is read from a recording medium (ROM, CD-ROM, memory card, etc.) recorded in a computer-readable manner into a computer in a vehicle control device or provided through a communication line. You may do it.
なお、本実施の形態ではモータ、発電機およびエンジンを動力源とし、動力分割機構によりエンジンの動力を車軸と発電機とに分割して伝達可能なシリーズ/パラレル型ハイブリッドシステムに適用した例を示した。しかし本発明は、エンジントルクを推定して発電機またはモータのトルク制御を行なうものであれば適用が可能であり、必ずしもモータと発電機の両方は備えていなくても良い。 In this embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a series / parallel hybrid system in which a motor, a generator, and an engine are used as power sources, and the power of the engine can be divided and transmitted to an axle and a generator by a power split mechanism. It was. However, the present invention is applicable as long as the engine torque is estimated and torque control of the generator or motor is performed, and both the motor and the generator are not necessarily provided.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
20 ハイブリッド車両、22 エンジン、24 エンジン用電子制御ユニット、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分割機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリヤ、35 減速ギヤ、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット、54 電力ライン、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、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、102,156,160 吸気通路、104 吸気バルブ、106 燃料噴射インジェクタ、108 燃焼室、110 点火プラグ、112 シリンダブロック、114 ピストン、116 コンロッド、118 タイミングロータ、122 クランクポジションセンサ、124 シリンダヘッド、128 排気バルブ、130 排気通路、150 吸入口、152 エアクリーナ、154 エアフローメータ、162 インタークーラ、166 スロットルバルブ、168 スロットルモータ、170 吸気管圧力センサ、172 吸気温度センサ、180 排気管、182 触媒、200 過給機、202 コンプレッサ、204 タービン、206 コンプレッサホイール、208 タービンホイール、210 シャフト、233 アクセルペダル、304 タイミングロータ、MG1,MG2 モータジェネレータ。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 24 electronic control unit for engine, 26 crankshaft, 28 damper, 30 power split mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 35 reduction gear, 41, 42 inverter , 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 battery, 51 Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit, 54 Power line, 60 Gear mechanism, 62 Differential gear, 63a, 63b Drive wheel, 70 Hybrid electronic control unit, 80 Ignition Switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor , 88 Vehicle speed sensor, 102, 156, 160 Intake passage, 104 Intake valve, 106 Fuel injection injector, 108 Combustion chamber, 110 Spark plug, 112 Cylinder block, 114 Piston, 116 Connecting rod, 118 Timing rotor, 122 Crank position sensor, 124 Cylinder head, 128 Exhaust valve, 130 Exhaust passage, 150 Inlet, 152 Air cleaner, 154 Air flow meter, 162 Intercooler, 166 Throttle valve, 168 Throttle motor, 170 Intake pipe pressure sensor, 172 Intake temperature sensor, 180 Exhaust pipe, 182 Catalyst, 200 Turbocharger, 202 Compressor, 204 Turbine, 206 Compressor wheel, 208 Turbine wheel, 210 shaft, 233 A Serupedaru, 304 timing rotor, MG1, MG2 motor-generator.
Claims (10)
第1の回転電機と、
前記内燃機関、前記第1の回転電機、および車輪を駆動する駆動軸が3つの入力軸に接続された動力分割機構と、
前記スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理によって前記内燃機関の出力トルクを推定し、要求駆動力を前記駆動軸に出力させるために前記第1の回転電機を制御する制御装置とを備える、車両の動力出力装置。 An internal combustion engine including an air flow meter, a supercharger, and a throttle valve in the intake path;
A first rotating electrical machine;
A power split mechanism in which the internal combustion engine, the first rotating electrical machine, and a drive shaft for driving wheels are connected to three input shafts;
In order to estimate the output torque of the internal combustion engine by different processing depending on whether the amount of change in the opening of the throttle valve is larger or smaller than the threshold value, and output the required driving force to the drive shaft, the first A power output device for a vehicle, comprising: a control device that controls the rotating electrical machine.
前記第1の定数は、前記スロットルバルブの開度変化量が前記しきい値よりも小さい場合に適用される定数であり、
前記第2の定数は、前記スロットルバルブの開度変化量が前記しきい値よりも大きい場合に適用される定数である、請求項1に記載の車両の動力出力装置。 The control device sets first and second constants for estimating a delay in change of the output torque with respect to a target torque of the internal combustion engine, and based on one of the first and second constants, Estimate the response delay of the output torque of the internal combustion engine,
The first constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is smaller than the threshold value,
2. The vehicle power output apparatus according to claim 1, wherein the second constant is a constant applied when an amount of change in the opening of the throttle valve is larger than the threshold value.
前記第1の回転電機は、主として発電機として動作し、
前記第2の回転電機は、主として電動機として動作する、請求項1に記載の車両の動力出力装置。 A first rotating electrical machine that transmits and receives mechanical power to and from the drive shaft via a transmission path different from the power split mechanism;
The first rotating electrical machine operates mainly as a generator,
The power output apparatus for a vehicle according to claim 1, wherein the second rotating electrical machine operates mainly as an electric motor.
前記スロットルバルブの開度変化量がしきい値よりも大きい場合と小さい場合とで異なる処理によって前記内燃機関の出力トルクを推定するステップと、
要求駆動力を前記駆動軸に出力させるために前記第1の回転電機を制御するステップとを備える、車両の動力出力装置の制御方法。 An internal combustion engine including an air flow meter, a supercharger, and a throttle valve in the intake path, a first rotating electrical machine, the internal combustion engine, the first rotating electrical machine, and a drive shaft for driving wheels are provided as three input shafts. A control method for a vehicle power output device including a connected power split mechanism,
Estimating the output torque of the internal combustion engine by different processing depending on whether the amount of change in the opening of the throttle valve is larger or smaller than a threshold value;
And a step of controlling the first rotating electric machine in order to output the required driving force to the driving shaft.
前記内燃機関の目標トルクに対する出力トルクの変化の遅れを推定するための第1の定数を設定するステップと、
前記内燃機関の目標トルクに対する出力トルクの変化の遅れを推定するための第2の定数を設定するステップと、
前記第1、第2の定数のいずれか一方に基づいて前記内燃機関の出力トルクの応答遅れを推定するステップとを含み、
前記第1の定数は、前記スロットルバルブの開度変化量が前記しきい値よりも小さい場合に適用される定数であり、
前記第2の定数は、前記スロットルバルブの開度変化量が前記しきい値よりも大きい場合に適用される定数である、請求項6に記載の車両の動力出力装置の制御方法。 The step of estimating the output torque includes:
Setting a first constant for estimating a delay in a change in output torque with respect to a target torque of the internal combustion engine;
Setting a second constant for estimating a delay in the change of the output torque with respect to the target torque of the internal combustion engine;
Estimating a response delay of the output torque of the internal combustion engine based on one of the first and second constants,
The first constant is a constant applied when the amount of change in the opening of the throttle valve is smaller than the threshold value,
The method for controlling a power output apparatus for a vehicle according to claim 6, wherein the second constant is a constant applied when an opening change amount of the throttle valve is larger than the threshold value.
前記第1の回転電機は、主として発電機として動作し、
前記第2の回転電機は、主として電動機として動作する、請求項6に記載の車両の動力出力装置の制御方法。 A first rotating electrical machine that transmits and receives mechanical power to and from the drive shaft via a transmission path different from the power split mechanism;
The first rotating electrical machine operates mainly as a generator,
The method according to claim 6, wherein the second rotating electrical machine operates mainly as an electric motor.
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