JP2000130203A - エンジントルク検出装置 - Google Patents
エンジントルク検出装置Info
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
Abstract
た動力装置においてエンジントルクを正確に検出する。 【解決手段】 エンジントルク設定装置によりエンジン
トルク指令値が可変的に設定される。この指令値に基づ
きエンジン制御装置によりエンジンのトルクが制御され
る。同じく前記指令値に基づきエンジントルク推定装置
によりエンジントルク推定値が算出され、この推定エン
ジントルクによりエンジン出力を相殺する方向にモータ
を駆動するようにトルク指令装置からモータ制御装置へ
と指令される。エンジントルク指令値による動力装置の
回転変動が生じないように回転数検出装置の出力に基づ
き回転数制御装置が前記モータトルク指令値を補正す
る。この補正したトルク指令値はそのときのエンジンの
実トルクに一致しているので、これをエンジントルクの
検出値とする。エンジン出力を相殺するモータトルクの
初期値として推定エンジントルクを設定しているので回
転数変動時にも応答よく正確にエンジントルクを検出で
きる。
Description
等に搭載されるエンジンとモータとを相互に駆動可能に
連結した動力装置のエンジントルクを検出する装置に関
する。
(燃焼機関)とモータとを併有し、いずれか一方または
双方の駆動力により走行するようにしたハイブリッド車
両が知られている(例えば、鉄道日本社発行「自動車工
学」VOL.46 No.7 1997年6月号 39〜52頁参照)。この
ようなパラレル方式のハイブリッド車両では、基本的に
比較的負荷の小さい運転域ではモータのみで走行し、負
荷が増大するとエンジンを起動して所要の駆動力を確保
するようにしている。
的安定して得られるのに対して、エンジンは冷却水温、
大気圧、燃料性状などの要因によって出力特性が比較的
大きく変化するため、運転者の一定のアクセル操作に対
して実際に出力されるトルクが変化したりアイドル回転
数が変動したりするという問題がある。また、走行中に
モータとエンジンとを切り換えるときには互いのトルク
が一致していないと運転者にトルク段差感を与えてしま
い好ましくないが、前記の理由からエンジンとモータと
の間で正確にマッチングを行うことが難しく、走行時の
諸種の条件によってトルク段差が生じうる。このような
トルク特性の変動ないしトルク段差を解消するために
は、相応分のエンジン出力を補正する前提として実際の
トルクを正確に検出する必要がある。
化させたときに、回転数フィードバック制御により回転
数変化を抑制しながらエンジンのトルク変化を相殺する
方向にモータトルクを制御し、このときのモータトルク
の指令値を実エンジントルクとして利用することが考え
られる。しかしながら、この手法ではモータトルクをエ
ンジントルクに追従させることが難しく、この応答遅れ
により回転数が一時的に変動してトルク検出値にオーバ
シュートやアンダシュートが生じてしまい、正確なトル
ク検出ができないという問題がある。
れたもので、エンジンに相互駆動可能にモータを設けた
動力装置においてエンジントルクを正確に検出すること
を目的としている。
に駆動可能にエンジンとモータとを連結した動力装置
と、トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモ
ータ制御装置と、エンジントルク指令値に応じてエンジ
ンのトルクを制御するエンジン制御装置と、動力装置の
回転数を検出する回転数検出装置と、エンジントルク指
令値を可変的にエンジン制御装置に付与するエンジント
ルク設定装置と、エンジントルク指令値に基づいて該指
令値変化後のエンジントルクの変化分を推定するエンジ
ントルク推定装置と、エンジントルク指令値変化後のエ
ンジントルクの変化分を相殺する方向に前記エンジン推
定トルクに相当するトルク指令値をモータ制御装置に付
与するトルク指令装置と、回転数検出装置からの信号に
基づきエンジントルク指令値変化の前後で動力装置の回
転数が維持されるようにモータ制御装置へのトルク指令
値を補正する回転数制御装置とを備え、前記回転数制御
装置による補正後のトルク指令値をエンジンのトルク検
出値とするエンジンのトルク検出装置である。
ジンとモータとを連結した動力装置と、トルク指令値に
応じてモータのトルクを制御するモータ制御装置と、エ
ンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御す
るエンジン制御装置と、動力装置の回転数を検出する回
転数検出装置と、エンジントルク指令値を可変的にエン
ジン制御装置に付与するエンジントルク指令装置と、エ
ンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分を
相殺する方向に前記エンジントルク指令値に基づいて定
めたトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指
令装置と、回転数検出装置からの信号に基づきエンジン
トルク指令値変化の前後で動力装置の回転数が維持され
るようにモータ制御装置へのトルク指令値を補正する回
転数制御装置とエンジントルク指令値の変化前後にわた
り回転数検出装置により検出した回転数変化に基づきこ
の回転数変化による動力装置のトルク消費分を算出する
トルク消費分算出装置と、トルク指令装置からのトルク
指令値を前記トルク消費分により補正するトルク指令値
補正装置とを備え、前記トルク指令値補正装置による補
正後のトルク指令値をエンジンのトルク検出値とするエ
ンジンのトルク検出装置である。
トルク消費分算出装置を、回転数の時間変化と動力装置
の回転運動部分の慣性モーメントとからトルク消費分を
算出するように構成したものとする。
装置を、走行用のモータを備えたハイブリッド車両の駆
動装置にクラッチを介して接続可能に搭載し、前記クラ
ッチが解放されている運転条件下でエンジントルクの検
出を行うように構成したものとする。
ク設定装置によりエンジントルク指令値が可変的に設定
され、この指令値に基づきエンジン制御装置によりエン
ジンのトルクが制御されると共に、同じく前記指令値に
基づきエンジントルク推定装置によりエンジントルク変
化分の推定値が算出され、この推定エンジントルクによ
りエンジン出力を相殺する方向にモータを駆動するよう
にトルク指令装置からモータ制御装置へと指令される。
一方、エンジントルク指令値の変化前後で動力装置の回
転変動が生じないように回転数検出装置の出力に基づき
回転数制御装置が前記モータトルク指令値を補正する。
この補正が施されたトルク指令値はそのときのエンジン
の実トルクに一致しているので、これをエンジントルク
の検出値とする。
相殺するモータトルクの初期値として推定エンジントル
クを設定するので、モータに対するトルク指令値はエン
ジンの実トルクと推定したトルク相殺分との間の誤差分
のみ演算もしくは補正すればよく、したがってエンジン
トルクの指令値が変化する前後でのエンジントルクの変
化に対しても大きな回転数変動を生じることなく応答よ
く正確にエンジントルクの検出値が得られる。
装置によりエンジントルク指令値を可変的に設定する一
方、トルク指令装置によるモータトルク指令を、エンジ
ントルク指令値の変化前後で動力装置の回転変動が生じ
ないように、回転数検出装置の出力に基づき回転数制御
装置がフィードバック補正している。これによりエンジ
ントルク指令値に基づきエンジン出力の変化分を相殺す
るトルク指令値がトルク指令装置からモータ制御装置へ
と出力される。なおこのときのモータへのトルク指令値
は請求項1の発明のようにエンジントルク推定値を用い
るようにしてもよい。
タトルク制御の応答遅れから一時的に回転数が変化した
場合、この回転数変化は回転数検出装置により検出さ
れ、これに基づいてトルク消費分算出装置により当該回
転数変化分による動力装置のトルク消費分が算出され
る。さらに、このトルク消費分に基づき上記トルク指令
値がトルク指令値補正装置により補正される。前記トル
ク消費分とは、回転数変化のために費やされたトルクの
ことであり、これは基本的には請求項3の発明のよう
に、回転数変化に対して抵抗となる回転運動部分の慣性
モーメントと回転数の時間的変化から求められる。すな
わち、トルク消費分をΔT、動力装置の回転運動部分の
慣性モーメントをI、回転数の時間的変化をdω/dt
で表すと、ΔT∝I(dω/dt)である。動力装置の
回転運動部分の慣性モーメントは既知量であるから、エ
アコンコンプレッサーの駆動の有無等の運転条件変化を
考慮してエンジントルク検出時の運転条件に応じた慣性
モーメント設定を行うことにより、回転数変化に伴うト
ルク消費分を正確に求めることができる。したがって、
上記トルク指令装置からのトルク指令値をこのトルク消
費分により補正した結果はエンジン回転数の変化にかか
わらずエンジンの実トルクを正確に反映している。
たハイブリッド車両に搭載する動力装置のエンジントル
ク検出装置として好適であり、この場合は請求項4の発
明に示したように駆動系と動力装置との間に設けたクラ
ッチを解放し、例えばアイドル回転数の付近に回転数を
維持した状態でエンジントルク指令値を変化させながら
エンジントルクの検出を行うようにする。
基づいて説明する。まず図1?図2に本願発明が適用可
能なハイブリッド車両の構成例を示す。これは走行条件
に応じてエンジン(内燃機関)またはモータ(発電機を
兼ねた回転電機)の何れか一方または双方の動力を用い
て走行するパラレル方式のハイブリッド車両である。
路を示し、太い破線は電力線を示す。また、細い実線は
制御線を示し、二重線は油圧系統を示す。この車両のパ
ワートレインは、モータ1、エンジン2、クラッチ3、
モータ4、無段変速機5、減速装置6、差動装置7およ
び駆動輪8から構成される。モータ1の出力軸、エンジ
ン2の出力軸およびクラッチ3の入力軸は互いに連結さ
れており、また、クラッチ3の出力軸、モータ4の出力
軸および無段変速機5の入力軸は互いに連結されてい
る。
が車両の推進源となり、クラッチ3解放時はモータ4の
みが車両の推進源となる。エンジン2またはモータ4の
駆動力は、無段変速機5、減速装置6および差動装置7
を介して駆動輪8へ伝達される。無段変速機5には油圧
装置9から圧油が供給され、ベルトのクランプと潤滑が
なされる。油圧装置9のオイルポンプ(図示せず)はモ
ータ10により駆動される。
用いられ、モータ4は主として車両の推進(力行運転)
と制動に用いられる。モータ10は油圧装置9のオイル
ポンプ駆動用である。また、クラッチ3締結時に、モー
タ1を車両の推進と制動に用いることもでき、モータ4
をエンジン始動や発電に用いることもできる。モータ1
は図示しない減速装置を介してエンジン2と相互駆動可
能に連結されており、これらが本発明の動力装置に相当
する。クラッチ3は電磁式のパウダークラッチであり、
伝達トルクを調節することができる。無段変速機5はベ
ルト式やトロイダル式などの無段変速機であり、変速比
を無段階に調節することができる。
タ11,12,13により駆動される。なお、モータ
1,4,10に直流電動モータを用いる場合には、イン
バータの代わりにDC/DCコンバータを用いる。イン
バータ11?13は共通のDCリンク14を介してメイ
ンバッテリ15に接続されており、メインバッテリ15
の直流充電電力を交流電力に変換してモータ1,4,1
0へ供給するとともに、モータ1,4の交流発電電力を
直流電力に変換してメインバッテリ15を充電する。な
お、インバータ11?13は互いにDCリンク14を介
して接続されているので、回生運転中のモータにより発
電された電力をメインバッテリ15を介さずに直接、力
行運転中のモータへ供給することができる。これらイン
バータ11,12,13は後述するコントローラ16と
共に本発明のモータ制御装置の一部を構成する。メイン
バッテリ15には、リチウムイオン電池、ニッケル水素
電池、鉛電池などの各種電池や、モータ二重層キャパシ
ターいわゆるパワーキャパシターが適用される。
品や各種アクチュエータなどを備えたコントローラであ
り、これは本発明のモータ制御装置、エンジン制御装
置、エンジントルク設定装置、エンジントルク推定装
置、トルク指令装置、トルク指令補正装置、トルク消費
分算出装置、トルク検出値補正装置等の機能を兼備して
おり、モータ1,4,10の回転数や出力トルク、無段
変速機5の変速比、エンジン2の燃料噴射量・噴射時
期、点火時期などを総合的に制御する。
に、キースイッチ20、セレクトレバースイッチ21、
アクセルペダルセンサ22、ブレーキスイッチ23、車
速センサ24、バッテリ温度センサ25、バッテリSO
C検出装置26、エンジン回転数センサ27、スロット
ル開度センサ28が接続される。キースイッチ20は、
車両のキーが0N位置またはSTART位置に設定され
ると閉路する(以下、スイッチの閉路をオンまたは0
N、開路をオフまたはOFFと呼ぶ)。セレクトレバー
スイッチ21は、パーキングP、ニュートラルN、リバ
ースRおよびドライブDの何れかのレンジに切り換える
セレクトレバー(図示せず)の設定位置に応じて、P,
N,R,Dのいずれかのスイッチがオンする。
ルの踏み込み量を検出し、ブレーキスイッチ23はブレ
ーキペダルの踏み込み状態(この時、スイッチオン)を
検出する。車速センサ24は車両の走行速度を検出し、
バッテリ温度センサ25はメインバッテリ15の温度を
検出する。また、バッテリSOC検出装置26はメイン
バッテリ15の実容量の代表値であるSOC(State Of
Charge)を検出する。エンジン回転数センサ27は本
発明の回転数検出装置に相当するもので、エンジン2な
いしモータ1の回転数を検出する。スロットル開度セン
サ28はエンジン2のスロットルバルブ開度を検出す
る。
燃料噴射装置30、点火装置31、可変動弁装置32な
どが接続される。コントローラ16は、燃料噴射装置3
0を制御してエンジン2への燃料の供給と停止および燃
料噴射量・噴射時期を調節するとともに、点火装置31
を駆動してエンジン2の点火時期制御を行う。また、コ
ントローラ16は可変動弁装置32を制御してエンジン
2の吸・排気弁の作動状態を調節する。なお、コントロ
ーラ16には低圧の補助バッテリ33から電源が供給さ
れる。
両の基本的な構成例を示したものであり、本発明では例
えばこうしたハイブリッド車両に搭載される動力装置の
エンジントルクを正確に検出することを目的としてい
る。以下にこのためのコントローラ16を中心とするト
ルク検出装置の実施形態につき図3以下の各図面を参照
しながら説明する。
置の第1の実施形態の構成概念、図4はそのトルク検出
結果を示す。この装置によるエンジントルクの検出は、
クラッチ3を解放し、エンジン2を無負荷の所定回転数
(例えば1200rpm)で運転している状態からエン
ジントルクを増減させることにより行う。このためエン
ジントルク設定装置301により無負荷と所定負荷との
間でエンジントルクが増減するようにエンジン制御装置
302にエンジントルク指令値Steが出力される。こ
れを受けてエンジン制御装置では、周知のスロットルバ
ルブ制御装置等の吸入空気量制御装置によりエンジン2
の吸入空気量Qaを変化させたり、同じく燃料噴射装置
により燃料噴射量Tpを変化させることによりエンジン
トルクを指令値に対応した分だけ変化させる。
ンジントルク推定装置303にも付与され、これに基づ
いてエンジントルク推定装置303はエンジントルク指
令値Steによるエンジントルク変化分に相当するエン
ジントルクの推定値estTeを求める。エンジントル
ク指令値Steと実エンジントルクTeとの関係は実験
的に求めておけるので、この実験結果に基づいて例えば
エンジン回転数Neと吸入空気量Qaとから推定値es
tTeを付与するテーブルを形成しておき、これを検索
する構成とすることで高速で実トルクに近い推定結果を
求めることができる。
指令装置304により上記エンジントルク変化分を相殺
するのに必要なモータ1のトルク指令値Stmが算出さ
れる。ここでエンジン2とモータ1との間の回転比をG
とするとStm=?estTe・Gの関係となるが、以
下の説明では簡略化のために回転比G=1であるものと
する。このときのトルク指令値Steに基づき、モータ
制御装置305(図1のインバータ11?13がこれに
相当する)を介してモータ1のトルクを制御する。
転数検出装置306(図2の回転数センサ27がこれに
相当する)により検出され、エンジン2へのトルク指令
値変化前の回転数を維持するように回転数制御装置30
7によりフィードバック補正量Tcがトルク指令装置3
04に付与される。モータ1に対するトルク指令値St
mと実際にモータ1が出力するトルクTmとの関係は大
気圧や温度等の雰囲気条件にかかわらず安定しているの
で、このような回転数フィードバックにより所定回転数
が維持されている状態でモータ制御装置305に付与さ
れるトルク指令値はStmは、エンジントルク指令に応
じて実際にエンジン2が出力しているトルクTeを正確
に反映している。
力の変化分を相殺するモータトルクの初期値としてエン
ジントルクの推定値estTeを設定するので、図4に
示したようにエンジントルク指令値Steが変化する前
後でのエンジントルクTeの変化に対しても、推定値を
用いなかった場合のように回転数Neが大きく変動する
ようなことがなく、応答よく正確なエンジントルク検出
結果が得られる。
置の第2の実施形態につき図5、図6に基づいて説明す
る。図5は装置の構成概念、図6はトルク検出結果であ
り、これらの図において前掲の図3または図4と同一の
部分には同一の符号を付して示してある。
置301からのエンジントルク指令値Steによりエン
ジントルクTeを変化させる一方、このエンジントルク
変化分を相殺するモータトルクを得るにあたり、第1の
実施形態のようなエンジントルク推定値を用いることな
く、トルク指令装置の指令値Stmは回転数フィードバ
ック制御により決定している。すなわち回転数検出装置
306によりエンジントルク変化前後で回転数が変化し
ないように回転数制御装置307が実回転数との偏差に
相当する補正トルクTcをトルク指令装置に付与するこ
とでエンジントルクの変化分を相殺するのに必要なトル
ク指令値Stmを得ている。
ときに回転数フィードバック制御が追従できずにトルク
指令値Stmの応答遅れが発生し、図6に示したように
一時的にエンジン回転数Neが変動することがある。こ
れに対して、この実施形態では、この回転数変化を回転
数検出装置306により検出し、これに基づいてトルク
消費分算出装置501により当該回転数変化分による動
力装置のトルク消費分ΔTeを算出し、トルク指令値補
正装置502によりこのトルク消費分ΔTeに基づきト
ルク指令値Steを補正するようにしている。トルク消
費分ΔTeはこのときの回転数変化に費やされたエンジ
ントルクを代表しており、したがってこのトルク消費分
ΔTeにより上記トルク指令装置304からのトルク指
令値Stmを補正することにより、図6に示したように
回転数変化にかかわらず実際にエンジン2が出力してい
るトルクを正確に知ることができる。
を示す概略構成図。
の構成概念図。
結果を示すタイミング図。
の構成概念図。
結果を示すタイミング図。
Claims (4)
- 【請求項1】相互に駆動可能にエンジンとモータとを連
結した動力装置と、 トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ
制御装置と、 エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御
するエンジン制御装置と、 動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、 エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付
与するエンジントルク設定装置と、 エンジントルク指令値に基づいて該指令値変化後のエン
ジントルクの変化分を推定するエンジントルク推定装置
と、 エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分
を相殺する方向に前記エンジン推定トルクに相当するト
ルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク指令装置
と、 回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令
値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモ
ータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装
置とを備え、 前記回転数制御装置による補正後のトルク指令値をエン
ジンのトルク検出値とするエンジントルク検出装置。 - 【請求項2】相互に駆動可能にエンジンとモータとを連
結した動力装置と、 トルク指令値に応じてモータのトルクを制御するモータ
制御装置と、 エンジントルク指令値に応じてエンジンのトルクを制御
するエンジン制御装置と、 動力装置の回転数を検出する回転数検出装置と、 エンジントルク指令値を可変的にエンジン制御装置に付
与するエンジントルク指令装置と、 エンジントルク指令値変化後のエンジントルクの変化分
を相殺する方向に前記エンジントルク指令値に基づいて
定めたトルク指令値をモータ制御装置に付与するトルク
指令装置と、 回転数検出装置からの信号に基づきエンジントルク指令
値変化の前後で動力装置の回転数が維持されるようにモ
ータ制御装置へのトルク指令値を補正する回転数制御装
置とエンジントルク指令値の変化前後にわたり回転数検
出装置により検出した回転数変化に基づきこの回転数変
化による動力装置のトルク消費分を算出するトルク消費
分算出装置と、 トルク指令装置からのトルク指令値を前記トルク消費分
により補正するトルク指令値補正装置とを備え、 前記トルク指令値補正装置による補正後のトルク指令値
をエンジンのトルク検出値とするエンジントルク検出装
置。 - 【請求項3】トルク消費分算出装置は、回転数の時間変
化と動力装置の回転運動部分の慣性モーメントとからト
ルク消費分を算出することを特徴とする請求項2に記載
のエンジントルク検出装置。 - 【請求項4】動力装置は、走行用のモータを備えたハイ
ブリッド車両の駆動装置にクラッチを介して接続可能に
搭載され、前記クラッチが解放されている運転条件下で
エンジントルクの検出を行うように構成されていること
を特徴とする請求項1または請求項2の何れかに記載の
エンジントルク検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30405298A JP3807125B2 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | エンジントルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30405298A JP3807125B2 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | エンジントルク検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000130203A true JP2000130203A (ja) | 2000-05-09 |
JP3807125B2 JP3807125B2 (ja) | 2006-08-09 |
Family
ID=17928472
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30405298A Expired - Fee Related JP3807125B2 (ja) | 1998-10-26 | 1998-10-26 | エンジントルク検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3807125B2 (ja) |
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