JP2004147491A - Vibration control device and vibration control method of hybrid vehicle - Google Patents

Vibration control device and vibration control method of hybrid vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2004147491A
JP2004147491A JP2003170212A JP2003170212A JP2004147491A JP 2004147491 A JP2004147491 A JP 2004147491A JP 2003170212 A JP2003170212 A JP 2003170212A JP 2003170212 A JP2003170212 A JP 2003170212A JP 2004147491 A JP2004147491 A JP 2004147491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
vibration
displacement
planetary gear
vibration suppression
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.)
Granted
Application number
JP2003170212A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3935111B2 (en
Inventor
Tomoya Imazu
今津 知也
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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 Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2003170212A priority Critical patent/JP3935111B2/en
Publication of JP2004147491A publication Critical patent/JP2004147491A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3935111B2 publication Critical patent/JP3935111B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10Emission reduction
    • B60L2270/14Emission reduction of noise
    • B60L2270/145Structure borne vibrations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration control device by which vibrations of two degrees of freedom of a planetary gear mechanism are effectively controlled, and as a result, strength and a cost are made lower without sacrificing the endurance of components of the planetary gear mechanism, and vibrations and unpleasant noises of drive output torque are reduced. <P>SOLUTION: A hybrid car includes a main power source, a plurality of auxiliary power sources, and the planetary gear mechanism to change a gear ratio required when an output of the main power source is transmitted to a drive output member, wherein two motors of a first motor MG1 and a second motor MG2 that can control torques of the power sources are selected, and signals to control vibrations are superimposed upon torque commands T1, T2 issued to the two motors of the first motor MG1 and the second motor MG2, by which a vibration control 26a controlling vibrations of the two degrees of freedom of the planetary gear mechanism is equipped. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジンと2つのモータを駆動源とするハイブリッド車両の振動抑制装置および振動抑制方法の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電動車両の振動抑制装置としては、例えば、特開2000−217209号公報に記載のものが知られている。
【0003】
この従来公報には、実プラントとプラントモデルの出力誤差を外乱トルクのみに起因するものとして逆算(トルク→回転角度が二重積分であるから、逆算は二重微分)し、これをコンディショニング(所定の周波数帯域の信号のみを取り出す)して補正トルク指令として足し込む構成が記載されている。この構成においては、実プラントおよびそのモデルはそれぞれ1自由度運動(状態方程式としては2次)として扱われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電動車両の振動抑制装置にあっては、実プラントの振動を1自由度運動として抑制するものであるため、ハイブリッド車両のように動力源の数が多く、動力伝達機構全体の振動の運動自由度が2以上となる場合は、1自由度の振動抑制技術を適用しても振動抑制が「効果的ではない」という問題があった。
【0005】
ここで、「効果的ではない」とは、例えば、出力軸トルクの振動を低減した場合は、遊星歯車機構の内部の回転振動が残留することになり、遊星歯車機構内の要素の摩耗が促進される等の問題点がある。また、例えば、遊星歯車機構内の振動をできるだけ低減しようとすると、出力軸トルクの振動が残留することになり、乗り心地を損なうのみならず、最終減速機から下流の動力伝達要素の摩耗が促進される等の問題点がある。
【0006】
このため、遊星歯車機構の構成要素の耐久性に問題が生じたり、それを防止するために構成要素の強度を大きくせざるを得ず、コスト高を招いたりする。さらには、駆動出力トルクが振動することにより運転者に不快感を与えたり、構成部品の微小振動に伴う不快なノイズを発生させたりしていた。
【0007】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、遊星歯車機構の2自由度振動を効果的に抑制することができ、この結果、遊星歯車機構の構成要素の耐久性を犠牲にすることなく強度を落とし、コストを下げることができると共に、駆動出力トルクの振動や不快なノイズを低減することができるハイブリッド車両の振動抑制装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、主たる動力源と、複数の補助的な動力源と、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構と、を有するハイブリッド車両において、
前記動力源のうちトルクの制御が可能な二つの動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、前記遊星歯車機構の2自由度振動を抑制する振動抑制制御手段を備えたことを特徴とする。
【0009】
ここで、「主たる動力源」とは、例えば、エンジンや主モータをいう。
【0010】
「複数の補助的な動力源」とは、例えば、2つ以上の独立したモータや、共通ステータと2つのロータにより外観上は1つのモータであるが、機能上は2つのモータ機能を達成する動力源をいう。
【0011】
「遊星歯車機構」とは、例えば、エンジンと第1モータと第2モータと駆動出力部材との4要素を連結するため、少なくとも4要素2自由度を有する遊星歯車列により構成されるラビニョウ型複合遊星歯車列等をいう。
【0012】
【発明の効果】
よって、本発明のハイブリッド車両の振動抑制装置にあっては、動力源のうちトルクの制御が可能な二つの動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、遊星歯車機構の2自由度振動を抑制するようにしたため、遊星歯車機構の2自由度振動を効果的に抑制することができ、この結果、遊星歯車機構の構成要素の耐久性を犠牲にすることなく強度を落とし、コストを下げることができると共に、駆動出力トルクの振動や不快なノイズを低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のハイブリッド車両の振動抑制装置および振動抑制方法を実現する実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【0014】
(第1実施例)
まず、構成を説明する。
図1は第1実施例装置が適用されたハイブリッド車両のハイブリッド駆動系及びその制御系を示す全体システム図である。ハイブリッド駆動系の構成を説明すると、図1において、1はエンジン、2は同軸多層モータ、3はラビニョウ型複合遊星歯車列、4は出力ギヤ、5はカウンターギヤ、6はドライブギヤ、7はディファレンシャル、8,8は駆動軸、9はモータ&ギヤケース、10はエンジン出力軸、11は第1モータ出力軸、12は第2モータ出力軸、13はモータ室、14はギヤ室、15は駆動出力軸、16はクラッチである。
【0015】
前記同軸多層モータ2は、モータ&ギヤケース9に固定され、コイルを巻いた固定電機子としてのステータSと、前記ステータSの外側に配置し、図外の永久磁石を埋設したアウターロータORと、前記ステータSの内側に配置し、図外の永久磁石を埋設したインナーロータIRと、を同軸上に配置することで構成されている。以下、ステータS+アウターロータORを第1モータMG1といい、ステータS+インナーロータIRを、第2モータMG2という。
【0016】
前記ラビニョウ型複合遊星歯車列3は、互いに噛み合う第1ピニオンP1と第2ピニオンP2を支持する共通キャリヤCと、第1ピニオンP1に噛み合う第1サンギヤS1と、第2ピニオンP2に噛み合う第2サンギヤS2と、第2ピニオンP2に噛み合うリングギヤRとの4つの回転要素を有する。なお、第1サンギヤS1と第1ピニオンP1と第2ピニオンP2とリングギヤRによりダブルピニオン型遊星歯車が構成され、第2サンギヤS2と第2ピニオンP2とリングギヤRによりシングルピニオン型遊星歯車が構成される。
【0017】
そして、ハイブリッド駆動系は、前記リングギヤRとエンジン出力軸10とをクラッチ16を介して連結し、前記第1サンギヤS1と第1モータ出力軸11とを連結し、前記第2サンギヤS2と第2モータ出力軸12とを連結し、前記共通キャリヤCに駆動出力軸15を介して出力ギヤ4(Out)を連結することにより構成されている。
【0018】
前記出力ギヤ4からの出力回転及び出力トルクは、カウンターギヤ5→ドライブギヤ6→ディファレンシャル7を経過し、駆動軸8,8から図外の駆動輪へ伝達される。
【0019】
ハイブリッド車両の制御系の構成を説明すると、図1において、21はエンジンコントローラ、22はスロットルバルブアクチュエータ、23はモーターコントローラ、24はインバータ、25はバッテリ、26はハイブリッドコントローラ、27はアクセル開度センサ、28は車速センサ、29はモータ温度センサ、30はエンジン回転数センサ、31,32は双方向通信線である。
【0020】
前記エンジンコントローラ21は、ハイブリッドコントローラ26からの指令に応じてエンジントルクを制御する指令をスロットルバルブアクチュエータ22へ出力する。
【0021】
前記モータコントローラ23は、第1モータMG1の回転数N1とトルクT1、および、第2モータMG2の回転数N2とトルクT2をそれぞれ独立に制御する指令をインバータ24へ出力する。
【0022】
前記インバータ24は、前記同軸多層モータ3のステータSのコイルに接続され、モータコントローラ23からの指令により、インナーロータIRへの駆動電流とアウターロータORへの駆動電流とを複合させた複合電流を作り出す。このインバータ24にはバッテリ25が接続されている。
【0023】
前記ハイブリッドコントローラ26は、アクセル開度センサ27,車速センサ28,モータ温度センサ29,エンジン回転数センサ30等からのセンサ信号を入力して所定の演算処理を行う。なお、ハイブリッドコントローラ26とモータコントローラ23は双方向通信線31により接続され、ハイブリッドコントローラ26とエンジンコントローラ21は双方向通信線32により接続されている。
【0024】
図2は第1実施例装置の振動抑制制御系を示すブロック図であり、図2において、1はエンジン(主たる動力源)、MG1は第1モータ(補助的な動力源)、MG2は第2モータ(補助的な動力源)、3はラビニョウ型複合遊星歯車列(遊星歯車機構)、Rはリングギヤ(要素)、S1は第1サンギヤ(要素)、S2は第2サンギヤ(要素)、Cは共通キャリヤ(要素)、8は駆動軸(駆動出力部材)、10はエンジン出力軸(結合軸)、11は第1モータ出力軸(結合軸)、12は第2モータ出力軸(結合軸)、15は駆動出力軸(結合軸)、16はエンジン用速度・位置検出器(変位計測手段)、17は第1モータ用速度・位置検出器(変位計測手段)、18は第2モータ用速度・位置検出器(変位計測手段)、21はエンジンコントローラ、23はモータコントローラ、23aは第1モータ制御部、23bは第2モータ制御部、26はハイブリッドコントローラ、26aは振動抑制制御器(振動抑制制御手段)である。
【0025】
前記モータコントローラ23は、第1モータMG1の回転数N1とトルクT1を制御する第1モータ制御部23aと、第2モータMG2の回転数N2とトルクT2を制御する第2モータ制御部23bとを有する。
【0026】
前記各速度・位置検出器16,17,18は、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の各要素R,S1,S2の振動状態を観測し、そのセンサ信号をエンジンコントローラ21と第1モータ制御部23aと第2モータ制御部23bに出力する。
【0027】
前記ハイブリッドコントローラ26は、アクセル開度検出値APSと車速検出値Vspと目標駆動トルクマップに基づいて、目標駆動トルクを決定し、エンジン1が分担する目標トルクと両モータMG1.MG2が分担する目標トルクを決め、エンジンコントローラ21に対して目標トルク指令を出力する。一方、第1モータ制御部23aと第2モータ制御部23bに対しては、モータトルクT1,T2の定常分制御とモータ回転数N1,N2の制御(変速制御)を併せて行う。
【0028】
変速制御は、例えば、エンジン回転数Ne、変速比i(=Ne/No)を既知とした場合、図4に示すラビニョウ型複合遊星歯車列3の共線図において、
N1=Ne+α(Ne−No)           …(1)
N2=No+β(Ne−No)           …(2)
To=T1+T2+Te              …(3)
N1・T1+N2・T2=0            …(4)
αT1+To=(1+β)T2          …(5)
但し、N1,T1:第1モータの回転数とトルク
N2,T2:第2モータの回転数とトルク
α,β:遊星歯車の歯数比
のバランス式が成り立つ。この(1)〜(5)のバランス式を用いてモータ動作点(N1,T1,N2,T2)を算出し、このモータ動作点(N1,T1,N2,T2)を得る指令を出力する。
【0029】
前記ハイブリッドコントローラ26の振動抑制制御器26aは、動力源のうちトルクの制御が可能な二つの動力源として両モータMG1.MG2を選択し、この両モータMG1.MG2に与えられるモータトルクT1.T2を得る定常分トルク指令に対して振動制御用のトルク指令信号を重畳することにより、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の2自由度振動を抑制する。ここで、動力源のうちトルクの制御が可能な三つの動力源のうち、両モータMG1.MG2を選択したのは、エンジン1より両モータMG1.MG2の方がトルク制御応答に優れることによる。
【0030】
図3は第1実施例装置の振動抑制制御器26aを示す制御ブロック図であり、振動抑制制御器26aは、ラビニョウ型複合遊星歯車列3を実プラントといい、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の振動の力学モデルをプラントモデルというとき、プラントモデルの逆モデルを用いて外乱トルクを逆算し、これを一部または全部をキャンセルする補正トルクを実プラントの各要素に結合される動力源のうち、二つの両モータMG1.MG2に加えることにより実プラントの2自由度振動を抑制する制御を行う。
【0031】
図3において、261は実変位算出部、262は変位分離部、263はモデル変位算出部、264は並進振動算出部(振動変位算出部)、265は回転振動算出部(振動変位算出部)、266は外乱トルク算出部、267はフィルタ処理部、268は補正トルク算出部、269は第1補正トルク加算部、270は第2補正トルク加算部である。
【0032】
前記実変位算出部261は、変位計測値に基づき実プラント3の選択した二つの要素S1,S2における並進実変位と回転実変位を算出する。
【0033】
前記変位分離部262は、各要素R,S1,S2,Cに作用するトルクを入力し、並進トルク合計と回転トルク合計に分離する。
【0034】
前記モデル変位算出部263は、変位分離部262からの並進トルク合計および回転トルク合計とプラントモデルを用い、選択した二つの要素S1,S2における並進モデル変位と回転モデル変位を算出する。
【0035】
前記並進振動算出部264は、モデル変位算出部263からの並進モデル変位と、実変位算出部261からの並進実変位との誤差である並進の誤差(並進振動変位)を算出する。
【0036】
前記回転振動算出部265は、モデル変位算出部263からの回転モデル変位と、実変位算出部261からの回転実変位との誤差である回転の誤差(回転振動変位)を算出する。
【0037】
前記外乱トルク算出部266は、並進振動算出部264により算出された並進の誤差と、回転振動算出部265により算出された回転の誤差と、プラントモデルの逆モデルを用いて、並進の外乱トルクと回転の外乱トルクを逆算する。
【0038】
前記フィルタ処理部267は、信号に含まれるノイズ等を除去するために、外乱トルク算出部266からの並進の外乱トルクのフィルタ処理と回転の外乱トルクのフィルタ処理を行う。
【0039】
前記補正トルク算出部268は、フィルタ処理部267からの並進の外乱トルクフィルタ処理値と回転の外乱トルクフィルタ処理値を合成し、符号を反転した制振用の補正トルク1と制振用の補正トルク2を算出する。
【0040】
前記第1補正トルク加算部269は、補正トルク算出部268にて算出した制振用の補正トルク1をトルク指令に加えて要素S1(第1モータMG1)に作用するトルクとする。
【0041】
前記第2補正トルク加算部270は、補正トルク算出部268にて算出した制振用の補正トルク2をトルク指令に加えて要素S2(第2モータMG2)に作用するトルクとする。
【0042】
次に、作用を説明する。
【0043】
[本発明の振動抑制の考え方]
変速機として用いられる遊星歯車機構においては、構成要素同士の速度拘束があるため、運動の自由度は2であり、これをもって出力軸回転速度と主たる動力源から出力軸までの変速比とを制御する。このとき、各要素の速度の関係を共線図と呼ばれる速度線図で表すことが広く行われている。
【0044】
第1実施例装置で採用したラビニョウ型複合遊星歯車列3は、4要素2自由度の遊星歯車機構の一例であり、図4にその共線図を示す。シングルピニオン型遊星歯車は、キャリヤを停止しサンギヤを正転とした場合にリングギヤが逆転する共線図が描ける。また、ダブルピニオン型遊星歯車は、キャリヤを停止しサンギヤを正転とした場合にリングギヤがサンギヤより低回転で正転する共線図が描ける。ラビニョウ型複合遊星歯車列3は、第1サンギヤS1と第1ピニオンP1と第2ピニオンP2とリングギヤRによりダブルピニオン型遊星歯車が構成され、第2サンギヤS2と第2ピニオンP2とリングギヤRによりシングルピニオン型遊星歯車が構成される。
【0045】
このため、シングルピニオン型遊星歯車の共線図と、ダブルピニオン型遊星歯車の共線図とを組み合わせることにより、図4に示すように、左端から順に第1サンギヤS1(第1モータMG1)、リングギヤR(エンジン1)、共通キャリヤC(出力ギヤ4)、第2サンギヤS2(第2モータMG2)と並ぶ共線図が描ける。これらの回転要素のうち、第1サンギヤS1と第2サンギヤS2の回転速度N1,N2を決定すれば、残りの二つのリングギヤRと共通キャリヤCの速度は決定される。
【0046】
速度の2自由度は独立な2速度あるいはそれらの任意の線形結合で表現できるが、レバーの並進モードと回転モードに分解するのが力学的な干渉がなくわかりやすい。その他の変数を選ぶ場合は、力学的な干渉項が発生するのみであり、原理的には同じことになる。図3の実プラント枠内には、2自由度動力伝達機構の運動・振動を示す。この中に慣性を示すブロック1/(Ms),1/(Js)が二つ示されており、これが運動・振動の自由度が2であることを示している。
【0047】
図5に4要素2自由度の遊星歯車機構(変速機)であって、要素1,2,4が動力源、要素3が出力部材である場合の並進の慣性・回転の慣性のモデルを示す。このモデルでは、遊星歯車機構の要素と動力源の慣性とを結ぶ結合軸が制御すべき振動の周波数領域で十分に剛であって、動力源の慣性と遊星歯車機構の要素との間のねじれ振動を考慮する必要がない場合に適用できる。その場合、要素の慣性と書かれているものは要素の慣性と動力源の慣性とを合計したものとなる。
【0048】
なお、並進慣性Mと回転慣性Jは、
M=J1+J2+J3+J4
J=J1Acg+J2(Acg−a2)+J3(Acg−a3)+J4(Acg−a4)
ただし、Acg=(a2J2+a3J3+a4J4)/M
であり、トルクアームa2,a3,a4は、遊星歯車機構のギヤ比から決まる無次元の値である。
【0049】
本発明の請求項1では、「二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳する」となっているが、トルク指令の定常分は、遊星歯車機構のトルクバランスから決まってくる。遊星歯車機構のトルクバランスは、遊星歯車機構の各要素の速度から決定され、各要素の速度は動力性能最適化や燃費最適化等の他の制約条件から決定される(上記バランス式参照)。
【0050】
すなわち、トルク指令の定常分に対して振動制御用の信号を重畳することにより、各種の最適化で決まる各要素の速度を変更することなく、制振効果を得ることができる。
【0051】
[振動抑制制御作動]
図6は第1実施例装置の振動抑制制御器26aで実行される振動抑制制御作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【0052】
ステップS1では、実変位算出部261において、各要素の変位のうち、少なくとも二つの計測値(第1モータMG1と第2モータMG2の速度・位置検出器17,18による計測値)から、実プラント3の並進変位・回転変位を計算する。ここで、計測値をx1,x2、それぞれの重心からのトルクアームをa,bとすると、並進変位と回転変位の計算式は、ステップS1の枠内に記載された行列式により表される。
【0053】
ステップS2では、変位分離部262において、各要素に作用するトルクから、並進トルク合計と回転トルク合計を算出し、ステップS3へ移行する。なお、各計算式は、
並進トルク合計=T1+T2+TL3+T4
回転トルク合計=T1Acg+T2(Acg−a2)−TL3(Acg−a3)+T4(Acg−a4)
である。このステップS2と後述するステップS3の算出処理は、ステップS1での並進変位の計算及び回転変位の計算と同時進行にて実行される。
【0054】
ステップS3では、モデル変位算出部263において、並進トルク合計と回転トルク合計をプラントモデルの入力として、並進変位と回転変位を算出する。なお、各計算式は、
並進変位=(並進トルク合計/M)の時間に関する二重積分
回転変位=(回転トルク合計/J)の時間に関する二重積分
なお、並進慣性Mと回転慣性Jは、上記式および図3,図5に記載されている。
【0055】
ステップS4では、並進振動算出部264と回転振動算出部265において、プラントモデルの並進変位・回転変位と実プラントの並進変位・回転変位との差(振動変位)を求める。
【0056】
ステップS5では、外乱トルク算出部266において、並進変位の差・回転変位の差をそれぞれ外乱トルクに逆算する(二重微分)。
【0057】
ステップS6では、フィルタ処理部267において、信号に含まれるノイズ等を除去するために、外乱トルク算出部266からの並進の外乱トルクのフィルタ処理と回転の外乱トルクのフィルタ処理を行う。
【0058】
ステップS7では、補正トルク算出部268において、並進外乱トルクフィルタ値と回転外乱トルクフィルタ値を入力し、選択された二つの要素S1,S2への制振トルクに合成する。制振トルク1,2の計算式は、選択された二つの要素と重心とのトルクアームをp、qとすると、ステップS7の枠内に記載の行列式により表される。
【0059】
そして、第1補正トルク加算部269および第2補正トルク加算部270において、合成された制振トルク1,2を、第1モータMG1と第2モータMG2のトルクT1,T2に足し込む。
【0060】
[対比による動力伝達機構の振動抑制作用]
従来、運転状態・トルク配分が決定された状態で動力伝達機構の振動が発生した場合あるいは発生が懸念される場合は、特開2001−315550号公報の段落0007に記載されているように、このトルク配分をずらすことにより振動発生の運動状態を回避する方法が採られている。これは必然的に、元来の最適条件から外れるか、あるいは、動力源の数を増やして冗長度を増すことにより、各種最適化と振動低減とをバランスさせた解を求めていることになる。何れにしても当初の最適化のみを目標としたトルク配分・動作点から外れるため、最適化目標は達成されていないことになる。上記公報の段落0009〜0010にはそのような例が記載されている。すなわち、車両の振動を抑制するために、エンジンやモータの目標動力の組み合わせをもってロックアップを行う領域を決定する方法である。
【0061】
このように、従来の車両の振動制御においては、動力源の一つあるいは複数がとある条件で振動源となる場合に、この条件、具体的にはその動力源の回転速度とトルクとのある組み合わせを回避するように変速比を切り換えることが行われている。このような方法においては、ある最適化の結果として、その動力源の回転速度とトルクとのある組み合わせが要求された場合に、これを満たしつつ車両の振動を抑制できないのは明かである。すなわち、あらゆる動力源のどのような回転数・トルク運転状態においても、動力源の一部または全部が振動源になるような状態においても、その振動を積極的に抑制しつつ、その運転状態を実行する手段が必要となる。
【0062】
さらに、このような多要素多自由度の動力伝達機構においては、各ギヤ間の隙間に起因するバックラッシュが存在し、動力源とギヤの要素間の結合も意図的にあるいは不可避的に弾性材が存在するため、遊星歯車自体も複雑で非線形な振動発生源あるいは振動増幅器となることが考えられる。このような場合には、動力源の振動発生領域を回避するのみならず、動力伝達機構全体の振動発生・増幅領域を回避する必要があり、それだけ運転状態の自由度が制限され、最適化されるべき目標、例えば、動力性能や燃費等の悪化を招く。また、そのような振動の条件は多岐にわたり、全てを網羅的に回避することは現実的ではないため、軽度の振動については放置されることになり、その微小振動が構成要素の寿命を縮める等の悪影響をもたらすことになる。よって、振動状態を回避するのみではなく、振動を積極的に抑制する手段が必要となる。
【0063】
これに対し、第1実施例装置では、積極的な振動抑制法が採用されていて、実プラントとプラントモデルの出力誤差を外乱トルクのみに起因するものとして逆算(トルク→並進変位,回転変位が二重積分であるから、逆算は二重微分)し、これを補正トルク指令として選択した二つの動力源である両モータMG1,MG2の定常トルク指令T1,T2に足し込む制御が行われる。すなわち、振動を引き起こす振動外乱トルクをトルク補償によりキャンセルする方式を採用している。
【0064】
しかも、第1実施例装置においては、実プラントおよびそのモデルはそれぞれ2自由度運動として扱われるため、実プラントの振動を1自由度運動として抑制する特開2000−217209号公報に記載の方法のように、例えば、出力軸トルクの振動を低減した場合は、遊星歯車機構の内部の回転振動が残留することになり、遊星歯車機構内の要素の摩耗が促進される等の問題点、遊星歯車機構内の振動をできるだけ低減しようとすると、出力軸トルクの振動が残留することになり、乗り心地を損なうのみならず、最終減速機から下流の動力伝達要素の摩耗が促進される等の問題点、が解消され、ラビニョウ型複合遊星歯車列3に発生する2自由度の振動を効果的に抑制することができる。
【0065】
次に、効果を説明する。
第1実施例のハイブリッド車両の振動抑制装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【0066】
(1)主たる動力源と、複数の補助的な動力源と、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構と、を有するハイブリッド車両において、動力源のうちトルクの制御が可能な二つの第1モータMG1と第2モータMG2を選択し、この二つの第1モータMG1と第2モータMG2に与えられるトルク指令T1,T2に対して振動制御用の信号を重畳することにより、遊星歯車機構の2自由度振動を抑制する振動抑制制御器26aを備えたため、遊星歯車機構の2自由度振動を効果的に抑制することができ、この結果、遊星歯車機構の構成要素の耐久性を犠牲にすることなく強度を落とし、コストを下げることができると共に、駆動出力トルクの振動や不快なノイズを低減することができる。
【0067】
(2)遊星歯車機構を実プラントといい、遊星歯車機構の振動の力学モデルをプラントモデルというとき、前記振動抑制制御器26aは、プラントモデルの逆モデルを用いて外乱トルクを逆算し、これを一部または全部をキャンセルする補正トルクを実プラントの各要素に結合される動力源のうち、二つの動力源に加えることにより実プラントの2自由度振動を抑制するようにしたため、遊星歯車機構に働く作用力のうち、振動を発生させる作用力を、プラントモデルとプラントモデルの逆モデルとを用いて精度良く推定することができ、この結果、遊星歯車機構の2自由度振動を効果的に抑制することができる。
【0068】
(3)実プラントの各要素に作用するトルクにより発生する各要素の変位を計測する速度・位置検出器16,17,18を設け、振動抑制制御器26aは、各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて実変位を算出する実変位算出部261と、各要素に作用するトルクとプラントモデルを用いてモデル変位を算出するモデル変位算出部263と、実変位とモデル変位の誤差である振動変位を算出する並進振動算出部264および回転振動算出部265と、算出された振動変位とプラントモデルの逆モデルを用いて外乱トルクを逆算する外乱トルク算出部266と、算出された外乱トルクの符号を反転した補正トルクを算出する補正トルク算出部268と、算出した補正トルクを選択した二つの要素が結合される動力源に加える補正トルク加算部269,270と、を有する構成としたため、動力伝達機構であるラビニョウ型複合遊星歯車列3に対して減衰力を発生させる制御的なダンパーの働きをし、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の振動を効果的に減衰させることができる。
【0069】
(4)振動抑制制御器26aは、トルク制御が可能な三つの動力源のうち、トルク制御応答の優れる第1モータMG1と第2モータMG2を選択し、この二つの第1モータMG1と第2モータMG2に与えられる定常的なトルク指令T1,T2に対して振動制御用の信号を重畳することにより、遊星歯車機構の2自由度振動を抑制するようにしたため、振動抑制のアクチュエータとしての動力源のトルク制御応答にばらつきがある場合でも、動力伝達機構であるラビニョウ型複合遊星歯車列3に発生する2自由度の振動をそれぞれ速やかに抑制することができる。
【0070】
(5)主たる動力源がエンジン1であり、複数の補助的な動力源が二つのモータMG1,MG2であり、主たる動力源の出力を出力ギヤ4に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構が、二つのモータMG1,MG2間にエンジン1と出力ギヤ4が配置される共線図であらわされる4要素・2自由度の遊星歯車機構であり、振動抑制制御器26aは、共線図上で両端に配置される二つのモータMG1,MG2のトルク指令T1,T2に対して振動制御用の信号を重畳するようにしたため、動力伝達機構であるラビニョウ型複合遊星歯車列3に発生する2自由度の振動のうち特に回転モードの振動を効果的に抑制することができると共に、エンジンダンパのコスト、並びに、モータコストを低減することができる。
【0071】
すなわち、エンジン出力軸10には、エンジントルクのリプルを低減するためにバネ・マスで構成されるダンパが設置されるのが通例であり、モータ出力軸11,12の剛性はエンジン出力軸10の剛性に比べて大きい。また、ラビニョウ型複合遊星歯車列3を共線図で表した場合に、その両端に振動を抑制するモータ出力軸11,12が結合されているため、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の回転モードの振動に対して効果的に振動を抑制することができる。この結果として、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の構成要素の耐久性を犠牲にすることなく、強度を落とし、コストを下げることができる。また、駆動出力系の振動や不快なノイズを低減することができる。また、出力トルクの変動が効果的に低減できるため、エンジン1の円滑な回転を阻害しない範囲で、エンジン出力軸10のダンパによるトルクリプル低減の必要性を下げることができる。つまり、ダンパのバネやマスを小さくすることができるので、エンジンダンパのコストを下げることができる。
【0072】
また、モータMG1,MG2の制御において、微小な速度変動とそれを補正するための発生トルク変動により、モータ鉄心内の磁束もリプル分を持つことになる。これにより、鉄心内の鉄損を増加させることになる。振動抑制制御により微小な速度振動を低減することによって、鉄心内磁束の振動低減から鉄損を低下させることができ、モータの熱容量が等価的に上がることにより、モータ容量を大きく使うことができる。また、その分をモータ容量の減少に利用してコストを低減することもできる。
【0073】
(6)主たる動力源がエンジン1であり、複数の補助的な動力源が1つのステータSと二つのロータIR,ORを持つ同軸多層モータ2であり、主たる動力源の出力を出力ギヤ4に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構が、同軸多層モータ2による二つのモータMG1,MG2間にエンジン1と出力ギヤ4が配置される共線図であらわされるラビニョウ型複合遊星歯車列3であるため、2個の独立したモータを採用する場合に比べてコスト・サイズ・効率の面で有利であると共に、遊星歯車機構を軸方向に短いコンパクトなものとすることができ、さらに、同軸多層モータ2とラビニョウ型複合遊星歯車列3とは組み合わせ相性が良好で、好適なハイブリッド駆動系を構成することができる。
【0074】
すなわち、2ロータ・1ステータの同軸多層モータ2を採用したことで、インナーロータIRに対する電流とアウターロータORに対する電流を重ね合わせた複合電流を1つのコイルに印加することにより、2つのロータIR,ORをそれぞれ独立に制御することができる。つまり、外観的には、1つの同軸多層モータ2であるが、モータ機能とジェネレータ機能の異種または同種の機能を組み合わせたものとして使える。
【0075】
よって、例えば、それぞれにロータとステータを持つ2個の独立したモータを設ける場合に比べ、コスト(部品点数低減、インバータ電流定格低減、磁石低減)・サイズ(同軸構造による小型化、インバータサイズ低減)・効率(鉄損低減・インバータ損失低減)の面で有利にすることができる。
【0076】
また、複合電流制御のみで(モータ+ジェネレータ)の使い方に限らず、(モータ+モータ)や(ジェネレータ+ジェネレータ)の使い方も可能であるというように、高い選択自由度を持つため、例えば、第1実施例のように、ハイブリッド車の駆動源に同軸多層モータ2を採用した場合、これら多数の選択肢の中から車両状態に応じて最も効果的、或いは、効率的な組み合わせを選択することができる。
【0077】
ラビニョウ型複合遊星歯車列3は、2列の遊星歯車の幅寸法でありながら、4つの遊星歯車(2つの平行な縦方向遊星歯車と2つのクロスする前後方向遊星歯車)の組み合わせを実現しているため、例えば、4つの遊星歯車を軸方向に配列するのに比べて大幅に軸方向寸法が短縮される。
【0078】
ハイブリッド駆動系に対し同軸多層モータ2とラビニョウ型複合遊星歯車列3を適用した場合、▲1▼互いに同軸構造であるため、同軸多層モータ2の出力軸11,12と、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の両サンギヤS1,S2とを、例えば、スプライン嵌合にて簡単に連結できるというように、組み合わせ相性が非常に良く、スペース・コスト・重量の面で極めて有利である。▲2▼同軸多層モータ2の一方を放電(モータ)として用い、他方を発電(ジェネレータ)として用いた場合、1つのインバータ24を介してモータ電流を制御することも可能であり、バッテリ25からの持ち出しを少なくすることができる。例えば、上記(1)〜(5)のバランス式が成立するダイレクト配電制御モードの場合、理論上、バッテリ25からの持ち出しをゼロにすることができる。▲3▼同軸多層モータ2の両方を放電(モータ)として用いた場合、駆動範囲を広くとることができる。
【0079】
(第2実施例)
この第2実施例は、第1実施例装置が振動を引き起こす振動外乱トルクをトルク補償により直接キャンセルする方式であるのに対し、振動外乱トルクにより引き起こされた振動を、制御的な減衰トルクにより速やかに減衰させる方法を採用した例である。
【0080】
すなわち、図7に示すように、第2実施例の振動抑制制御器26aは、各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて並進変位と回転変位を算出する実変位算出部261と、並進変位および回転変位と電気的ダンパーを用いて並進の減衰トルクと回転の減衰トルクを算出する減衰トルク算出部271と、並進の減衰トルクと回転の減衰トルクからノイズを除去するフィルタ処理部267と、並進の減衰トルクフィルタ処理値と回転の減衰トルクフィルタ処理値を合成し、符号を反転した制振用の補正トルク1と制振用の補正トルク2を算出する補正トルク算出部268と、トルク指令に制振用の補正トルク1を加えて要素S1(第1モータMG1)に作用するトルクとする第1補正トルク加算部269と、トルク指令に制振用の補正トルク2を加えて要素S2(第2モータMG2)に作用するトルクとする第2補正トルク加算部270と、を有する。なお、他の構成は第1実施例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【0081】
作用を説明すると、実変位算出部261において、実プラント(ラビニョウ型複合遊星歯車列3)の各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて並進変位と回転変位が算出され、減衰トルク算出部271において、並進変位および回転変位と電気的ダンパーを用いて並進の減衰トルクと回転の減衰トルクが算出され、フィルタ処理部267において、並進の減衰トルクと回転の減衰トルクからノイズが除去され、補正トルク算出部268において、並進の減衰トルクフィルタ処理値と回転の減衰トルクフィルタ処理値を合成し、符号を反転した制振用の補正トルク1と制振用の補正トルク2が算出され、第1補正トルク加算部269において、トルク指令に制振用の補正トルク1を加えて要素S1(第1モータMG1)に作用するトルクとし、第2補正トルク加算部270において、トルク指令に制振用の補正トルク2を加えて要素S2(第2モータMG2)に作用するトルクとする。
【0082】
次に、効果を説明する。
第2実施例のハイブリッド車両の振動抑制装置にあっては、並進変位および回転変位と電気的ダンパーを用いて並進の減衰トルクと回転の減衰トルクを算出する減衰トルク算出部271を設けたため、プラントモデルを用いることのない簡単な振動抑制制御器26aの構成としながら、振動外乱トルクにより引き起こされた振動を、制御的な減衰トルクにより速やかに減衰させることができる。
【0083】
(第3実施例)
第2実施例が並進・回転変位と電気的ダンパーを用いて並進・回転減衰トルクを求める例であるのに対し、この第3実施例は、並進・回転の誤差と電気的ダンパーを用いて並進・回転減衰トルクを求める用にした例である。
【0084】
すなわち、図8に示すように、第3実施例の振動抑制制御器26aは、図7の第2実施例装置に対し、各要素R,S1,S2,Cに作用するトルクを入力し、並進トルク合計と回転トルク合計に分離する変位分離部262と、変位分離部262からの並進トルク合計および回転トルク合計とプラントモデルを用い、選択した二つの要素S1,S2における並進モデル変位と回転モデル変位を算出するモデル変位算出部263と、モデル変位算出部263からの並進モデル変位と、実変位算出部261からの並進実変位との誤差である並進の誤差(並進振動変位)を算出する並進振動算出部264と、モデル変位算出部263からの回転モデル変位と、実変位算出部261からの回転実変位との誤差である回転の誤差(回転振動変位)を算出する回転振動算出部265と、が追加された構成である。
【0085】
作用を説明すると、減衰トルク算出部271’において、並進の誤差および回転の誤差と電気的ダンパーを用いて並進の減衰トルクと回転の減衰トルクが算出され、フィルタ処理部267において、並進の減衰トルクと回転の減衰トルクからノイズが除去され、補正トルク算出部268において、並進の減衰トルクフィルタ処理値と回転の減衰トルクフィルタ処理値を合成し、符号を反転した制振用の補正トルク1と制振用の補正トルク2が算出され、第1補正トルク加算部269において、トルク指令に制振用の補正トルク1を加えて要素S1(第1モータMG1)に作用するトルクとし、第2補正トルク加算部270において、トルク指令に制振用の補正トルク2を加えて要素S2(第2モータMG2)に作用するトルクとする。
【0086】
次に、効果を説明する。
第3実施例のハイブリッド車両の振動抑制装置にあっては、並進の誤差および回転の誤差と電気的ダンパーを用いて並進の減衰トルクと回転の減衰トルクを算出する減衰トルク算出部271’を設けたため、第2実施例の振動抑制制御方法に比べ、遊星歯車機構の速度制御を阻害することが少なくなるという効果が得られる。
【0087】
(第4実施例)
第1実施例〜第3実施例では、各動力源と結合軸および遊星歯車機構の要素間の弾性ねじれ振動が無視できる高剛性を想定した例を述べたが、この第4実施例は、各動力源と結合軸および遊星歯車機構の要素間の弾性ねじれ振動が無視できない場合の例である。
【0088】
図9に4要素2自由度の遊星歯車機構(変速機)の振動モデルを示す。この第4実施例では、剛性の高い2軸を選び、これらに繋がれた動力源の制御トルクを制振に用いる。
【0089】
なお、並進慣性Mと回転慣性Jは、
M=J1+J2+J3+J4
J=J1Acg+J2(Acg−a2)+J3(Acg−a3)+J4(Acg−a4)
ただし、Acg=(a2J2+a3J3+a4J4)/M
であり、トルクアームa2,a3,a4は、遊星歯車機構のギヤ比から決まる無次元の値である。
【0090】
仮に、動力源1,4がこのようにして選ばれたとすると、これらの弾性結合軸を直結した形で、例えば、図3や図7や図8に示す振動抑制制御器26aの制御ブロックを用いて実施することができる。
【0091】
この場合、J1→J1+Jm1、J4→J4+Jm4と置き換え、さらに、結合軸1,4の共振周波数のうち低い方の振動周波数以上の振動成分を通さないようなローパスフィルタを図3中や図7中や図8中の計算された並進・回転の検出部分に挿入することが必要となる。挿入箇所は「並進・回転の分離」ブロックの前でも後でも良い。
【0092】
次に、効果を説明する。
第4実施例のハイブリッド車両の振動抑制装置にあっては、振動抑制制御器26aを、遊星歯車機構の構成要素と各動力源とを結ぶ軸ねじれ系の共振周波数のうち、二つの高い周波数を有する結合軸が連結される動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、遊星歯車機構の2自由度振動を抑制する構成としたため、振動抑制のアクチュエータとしての動力源と遊星歯車機構の各要素間を結合する結合軸に軸ねじれ振動がある場合でも、軸ねじれ振動を励振しない範囲で最も高い周波数まで、遊星歯車機構に発生する2自由度の振動をそれぞれ速やかに抑制することができる。この結果として、遊星歯車機構の構成要素の体休止絵を犠牲にすることなく、強度を落とし、コストを下げることができる。また、駆動出力トルクの振動や不快なノイズを低減することができる。
【0093】
以上、本発明のハイブリッド車両の振動抑制装置を第1実施例〜第4実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第1実施例〜第4実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【0094】
第1実施例〜第4実施例では、制振ブロックを、並進モードと回転モードに分離して構成する例を示したが、例えば、要素1と要素2の変位について制振ブロックを構成することも可能である。
【0095】
第1実施例〜第4実施例では、第1モータと第2モータとして、共通ステータと2つのロータにより外観上は1つのモータであるが、機能上は2つのモータを達成する同軸多層モータ2の適用例を示したが、2つの独立したモータを用いたものであっても良い。
【0096】
第1実施例〜第4実施例では、遊星歯車機構として、ラビニョウ型複合遊星歯車列3の適用例を示したが、エンジンと第1モータと第2モータと出力部材との4要素を連結するため、少なくとも4要素・2自由度を有する遊星歯車により構成される機構であれば、ラビニョウ型複合遊星歯車列3に限られることはない。
【0097】
すなわち、図10の共線図に示すように、4要素のうち、任意の2要素の速度(回転数)を決定すれば、残りの2つの速度は決定されるもの、或いは、任意の1要素の速度と、任意の2要素の速度比(例えば、エンジン出力軸と変速機出力軸とが選ばれれば、これは変速比となる)を決定すれば、すべての要素の速度が決定されるもの、これを4要素・2自由度の遊星歯車機構と表現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例装置が適用されたハイブリッド車両のハイブリッド駆動系及びその制御系を示す全体システム図である。
【図2】第1実施例装置の振動抑制制御系を示すブロック図である。
【図3】第1実施例装置の振動抑制制御器を示す制御ブロック図である。
【図4】第1実施例装置で用いられるラビニョウ型複合遊星歯車列の共線図である。
【図5】4要素2自由度の遊星歯車機構(変速機)であって、要素1,2,4が動力源、要素3が出力部材である場合の並進の慣性・回転の慣性のモデルを示す図である。
【図6】第1実施例装置の振動抑制制御器で実行される振動抑制制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図7】第2実施例装置の振動抑制制御器を示す制御ブロック図である。
【図8】第3実施例装置の振動抑制制御器を示す制御ブロック図である。
【図9】第4実施例装置における4要素2自由度の遊星歯車機構(変速機)の振動モデルを示す図である。
【図10】4要素の遊星歯車機構を示す共線図である。
【符号の説明】
1 エンジン(主たる動力源)
MG1 第1モータ(補助的な動力源)
MG2 第2モータ(補助的な動力源)
3 ラビニョウ型複合遊星歯車列(遊星歯車機構)
R リングギヤ(要素)
S1 第1サンギヤ(要素)
S2 第2サンギヤ(要素)
C 共通キャリヤ(要素)
8 駆動軸(駆動出力部材)
10 エンジン出力軸(結合軸)
11 第1モータ出力軸(結合軸)
12 第2モータ出力軸(結合軸)
15 駆動出力軸(結合軸)
16 エンジン用速度・位置検出器(変位計測手段)
17 第1モータ用速度・位置検出器(変位計測手段)
18 第2モータ用速度・位置検出器(変位計測手段)
21 エンジンコントローラ
23 モータコントローラ
23a 第1モータ制御部
23b 第2モータ制御部
26 ハイブリッドコントローラ
26a 振動抑制制御器(振動抑制制御手段)
261 実変位算出部
262 変位分離部
263 モデル変位算出部
264 並進振動算出部(振動変位算出部)
265 回転振動算出部(振動変位算出部)
266 外乱トルク算出部
267 フィルタ処理部
268 補正トルク算出部
269 第1補正トルク加算部
270 第2補正トルク加算部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to, for example, the technical field of a vibration suppression device and a vibration suppression method for a hybrid vehicle that uses an engine and two motors as driving sources.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration suppression device for an electric vehicle, for example, one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-217209 is known.
[0003]
According to this conventional publication, an output error between an actual plant and a plant model is calculated only as a result of disturbance torque, and is inversely calculated (the reverse calculation is double differential because torque → rotation angle is double integral), and this is conditioned (predetermined). (Takes out only the signal of the frequency band) and adds it as a correction torque command. In this configuration, the real plant and its model are each treated as one-degree-of-freedom motion (secondary as a state equation).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional vibration suppression device for an electric vehicle suppresses the vibration of the actual plant as a single-degree-of-freedom motion, so that the number of power sources is large as in a hybrid vehicle and the vibration of the entire power transmission mechanism is large. When the degree of freedom of motion is 2 or more, there is a problem that the vibration suppression is "ineffective" even if the vibration suppression technology of one degree of freedom is applied.
[0005]
Here, "not effective" means that, for example, when the vibration of the output shaft torque is reduced, rotational vibration inside the planetary gear mechanism remains, and wear of elements in the planetary gear mechanism is accelerated. Problems. Further, for example, if the vibration in the planetary gear mechanism is to be reduced as much as possible, the vibration of the output shaft torque will remain, not only impairing the riding comfort but also promoting the wear of the power transmission element downstream from the final reduction gear. Problems.
[0006]
For this reason, a problem occurs in the durability of the components of the planetary gear mechanism, and in order to prevent such a problem, the strength of the components must be increased, resulting in an increase in cost. Further, the driving output torque vibrates to give a driver an uncomfortable feeling, or generates unpleasant noise due to minute vibration of the component parts.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and can effectively suppress the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism, thereby sacrificing the durability of the components of the planetary gear mechanism. It is an object of the present invention to provide a vibration suppression device for a hybrid vehicle that can reduce the strength without reducing the cost and reduce vibration of the driving output torque and unpleasant noise.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, a main power source, a plurality of auxiliary power sources, a planetary gear mechanism for changing the speed ratio when transmitting the output of the main power source to the drive output member, In a hybrid vehicle having
By selecting two power sources capable of controlling torque among the power sources, and superimposing a vibration control signal on a torque command given to the two power sources, two planetary gear mechanism A vibration suppression control means for suppressing the degree vibration.
[0009]
Here, the “main power source” refers to, for example, an engine or a main motor.
[0010]
The “plurality of auxiliary power sources” are, for example, two or more independent motors or one motor in appearance by a common stator and two rotors, but functionally achieve two motor functions. Refers to the power source.
[0011]
The “planetary gear mechanism” is, for example, a Ravigneaux type compound composed of a planetary gear train having at least four elements and two degrees of freedom in order to connect four elements of an engine, a first motor, a second motor, and a drive output member. Refers to a planetary gear train or the like.
[0012]
【The invention's effect】
Therefore, in the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the present invention, two power sources capable of controlling torque are selected from the power sources, and a vibration command for vibration control is provided in response to a torque command given to the two power sources. Is superimposed to suppress the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism, so that the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism can be effectively suppressed. As a result, the components of the planetary gear mechanism The strength can be reduced without sacrificing the durability, the cost can be reduced, and vibration of the drive output torque and unpleasant noise can be reduced.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments for realizing a vibration suppression device and a vibration suppression method for a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
(First embodiment)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an overall system diagram showing a hybrid drive system and a control system of a hybrid vehicle to which the device of the first embodiment is applied. The configuration of the hybrid drive system will be described. In FIG. 1, 1 is an engine, 2 is a coaxial multilayer motor, 3 is a Ravigneaux type compound planetary gear train, 4 is an output gear, 5 is a counter gear, 6 is a drive gear, and 7 is a differential gear. , 8, 8 are drive shafts, 9 is a motor and gear case, 10 is an engine output shaft, 11 is a first motor output shaft, 12 is a second motor output shaft, 13 is a motor room, 14 is a gear room, and 15 is a drive output. The shaft 16 is a clutch.
[0015]
The coaxial multilayer motor 2 is fixed to a motor & gear case 9 and has a stator S as a fixed armature wound with a coil, an outer rotor OR arranged outside the stator S and having a permanent magnet (not shown) embedded therein. An inner rotor IR having a permanent magnet (not shown) embedded therein is arranged on the inner side of the stator S, and is arranged coaxially. Hereinafter, the stator S + the outer rotor OR is referred to as a first motor MG1, and the stator S + the inner rotor IR is referred to as a second motor MG2.
[0016]
The Ravigneaux type compound planetary gear train 3 includes a common carrier C that supports a first pinion P1 and a second pinion P2 that mesh with each other, a first sun gear S1 that meshes with the first pinion P1, and a second sun gear that meshes with the second pinion P2. It has four rotating elements: S2 and a ring gear R that meshes with the second pinion P2. The first sun gear S1, the first pinion P1, the second pinion P2, and the ring gear R form a double pinion type planetary gear, and the second sun gear S2, the second pinion P2, and the ring gear R form a single pinion type planetary gear. You.
[0017]
The hybrid drive system connects the ring gear R to the engine output shaft 10 via a clutch 16, connects the first sun gear S1 to the first motor output shaft 11, and connects the second sun gear S2 to the second It is configured by connecting a motor output shaft 12 and an output gear 4 (Out) to the common carrier C via a drive output shaft 15.
[0018]
The output rotation and output torque from the output gear 4 pass through the counter gear 5 → drive gear 6 → differential 7 and are transmitted from the drive shafts 8, 8 to drive wheels (not shown).
[0019]
The configuration of the control system of the hybrid vehicle will be described. In FIG. 1, 21 is an engine controller, 22 is a throttle valve actuator, 23 is a motor controller, 24 is an inverter, 25 is a battery, 26 is a hybrid controller, and 27 is an accelerator opening sensor. , 28 are a vehicle speed sensor, 29 is a motor temperature sensor, 30 is an engine speed sensor, and 31 and 32 are two-way communication lines.
[0020]
The engine controller 21 outputs a command for controlling the engine torque to the throttle valve actuator 22 according to a command from the hybrid controller 26.
[0021]
The motor controller 23 outputs to the inverter 24 a command for controlling the rotation speed N1 and the torque T1 of the first motor MG1 and the rotation speed N2 and the torque T2 of the second motor MG2 independently of each other.
[0022]
The inverter 24 is connected to the coil of the stator S of the coaxial multilayer motor 3, and in response to a command from the motor controller 23, generates a composite current obtained by combining the drive current to the inner rotor IR and the drive current to the outer rotor OR. produce. A battery 25 is connected to the inverter 24.
[0023]
The hybrid controller 26 performs predetermined arithmetic processing by inputting sensor signals from an accelerator opening sensor 27, a vehicle speed sensor 28, a motor temperature sensor 29, an engine speed sensor 30, and the like. Note that the hybrid controller 26 and the motor controller 23 are connected by a bidirectional communication line 31, and the hybrid controller 26 and the engine controller 21 are connected by a bidirectional communication line 32.
[0024]
FIG. 2 is a block diagram showing a vibration suppression control system of the first embodiment. In FIG. 2, reference numeral 1 denotes an engine (main power source), MG1 denotes a first motor (auxiliary power source), and MG2 denotes a second power source. A motor (auxiliary power source), 3 is a Ravigneaux-type compound planetary gear train (planetary gear mechanism), R is a ring gear (element), S1 is a first sun gear (element), S2 is a second sun gear (element), and C is A common carrier (element), 8 a drive shaft (drive output member), 10 an engine output shaft (coupling shaft), 11 a first motor output shaft (coupling shaft), 12 a second motor output shaft (coupling shaft), 15 is a drive output shaft (coupling shaft), 16 is an engine speed / position detector (displacement measuring means), 17 is a first motor speed / position detector (displacement measuring means), 18 is a second motor speed / position detector. Position detector (displacement measuring means), 21 is an engine control La, 23 is a motor controller, 23a first motor control unit, 23b and the second motor control unit, 26 a hybrid controller, 26a is a vibration suppression controller (vibration suppression control means).
[0025]
The motor controller 23 includes a first motor control unit 23a that controls the rotation speed N1 and the torque T1 of the first motor MG1, and a second motor control unit 23b that controls the rotation speed N2 and the torque T2 of the second motor MG2. Have.
[0026]
Each of the speed / position detectors 16, 17, and 18 observes the vibration state of each element R, S1, and S2 of the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3, and transmits the sensor signals to the engine controller 21 and the first motor control unit 23a. Is output to the second motor control unit 23b.
[0027]
The hybrid controller 26 determines the target drive torque based on the accelerator opening detection value APS, the vehicle speed detection value Vsp, and the target drive torque map, and determines the target torque shared by the engine 1 and the two motors MG1. MG2 determines a target torque to be shared, and outputs a target torque command to engine controller 21. On the other hand, for the first motor control unit 23a and the second motor control unit 23b, control of the steady state of the motor torques T1 and T2 and control of the motor speeds N1 and N2 (shift control) are performed together.
[0028]
For example, when the engine speed Ne and the gear ratio i (= Ne / No) are known, the shift control is performed in the alignment chart of the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 shown in FIG.
N1 = Ne + α (Ne−No) (1)
N2 = No + β (Ne−No) (2)
To = T1 + T2 + Te (3)
N1 · T1 + N2 · T2 = 0 (4)
αT1 + To = (1 + β) T2 (5)
Here, N1, T1: rotation speed and torque of the first motor
N2, T2: rotation speed and torque of the second motor
α, β: Gear ratio of planetary gear
The balance equation holds. The motor operating point (N1, T1, N2, T2) is calculated using the balance equations (1) to (5), and a command for obtaining the motor operating point (N1, T1, N2, T2) is output.
[0029]
The vibration suppression controller 26a of the hybrid controller 26 includes two motors MG1. MG2, and the motors MG1. Motor torque T1. The two-degree-of-freedom vibration of the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 is suppressed by superimposing a torque command signal for vibration control on a steady-state torque command for obtaining T2. Here, of the three power sources capable of controlling the torque among the power sources, both motors MG1. MG2 was selected because both motors MG1. This is because MG2 has better torque control response.
[0030]
FIG. 3 is a control block diagram showing a vibration suppression controller 26a of the first embodiment device. The vibration suppression controller 26a refers to the Ravigneaux type compound planetary gear train 3 as an actual plant. When a dynamic model of vibration is called a plant model, a disturbance torque is calculated backward by using an inverse model of the plant model, and a correction torque for canceling a part or all of the disturbance torque is included in the power source coupled to each element of the actual plant. Two motors MG1. By adding to MG2, control is performed to suppress two-degree-of-freedom vibration of the actual plant.
[0031]
3, reference numeral 261 denotes an actual displacement calculator, 262 denotes a displacement separator, 263 denotes a model displacement calculator, 264 denotes a translational vibration calculator (vibration displacement calculator), 265 denotes a rotational vibration calculator (vibration displacement calculator), 266 is a disturbance torque calculation unit, 267 is a filter processing unit, 268 is a correction torque calculation unit, 269 is a first correction torque addition unit, and 270 is a second correction torque addition unit.
[0032]
The actual displacement calculating section 261 calculates the actual translation and the actual rotation of the two selected elements S1 and S2 of the actual plant 3 based on the measured displacement values.
[0033]
The displacement separation unit 262 receives the torque acting on each of the elements R, S1, S2, and C, and separates them into a total translation torque and a total rotation torque.
[0034]
The model displacement calculation unit 263 calculates the translation model displacement and the rotation model displacement in the selected two elements S1 and S2 using the translation torque total and the rotation torque total from the displacement separation unit 262 and the plant model.
[0035]
The translational vibration calculator 264 calculates a translation error (translational vibration displacement) which is an error between the translational model displacement from the model displacement calculator 263 and the translational actual displacement from the actual displacement calculator 261.
[0036]
The rotation vibration calculation unit 265 calculates a rotation error (rotation vibration displacement) which is an error between the rotation model displacement from the model displacement calculation unit 263 and the actual rotation from the actual displacement calculation unit 261.
[0037]
The disturbance torque calculator 266 calculates the translational error calculated by the translational vibration calculator 264, the rotation error calculated by the rotational vibration calculator 265, and the translational disturbance torque by using an inverse model of the plant model. Calculates the disturbance torque of rotation.
[0038]
The filter processing unit 267 filters the translational disturbance torque and the rotation disturbance torque from the disturbance torque calculation unit 266 in order to remove noise and the like included in the signal.
[0039]
The correction torque calculation unit 268 combines the translational disturbance torque filter processing value and the rotational disturbance torque filter processing value from the filter processing unit 267, and corrects the correction torque 1 for vibration suppression and the correction for vibration suppression with inverted signs. The torque 2 is calculated.
[0040]
The first correction torque adding section 269 adds the vibration suppression correction torque 1 calculated by the correction torque calculation section 268 to the torque command and sets the torque acting on the element S1 (first motor MG1).
[0041]
The second correction torque adding section 270 adds the vibration suppression correction torque 2 calculated by the correction torque calculation section 268 to the torque command and sets the torque acting on the element S2 (second motor MG2).
[0042]
Next, the operation will be described.
[0043]
[The concept of vibration suppression of the present invention]
In a planetary gear mechanism used as a transmission, the degree of freedom of movement is 2 due to the speed constraint between components, and this controls the output shaft rotation speed and the speed ratio from the main power source to the output shaft. I do. At this time, the relationship between the speeds of the elements is widely represented by a speed diagram called a collinear diagram.
[0044]
The Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 employed in the device of the first embodiment is an example of a four-element, two-degree-of-freedom planetary gear mechanism, and FIG. The single pinion type planetary gear can draw a collinear diagram in which the ring gear reverses when the carrier is stopped and the sun gear is rotated forward. In addition, in the case of the double pinion type planetary gear, when the carrier is stopped and the sun gear is rotated forward, a collinear chart in which the ring gear rotates forward at a lower rotation speed than the sun gear can be drawn. In the Ravigneaux type compound planetary gear train 3, a double pinion type planetary gear is constituted by the first sun gear S1, the first pinion P1, the second pinion P2, and the ring gear R, and a single pinion is constituted by the second sun gear S2, the second pinion P2, and the ring gear R. A pinion type planetary gear is configured.
[0045]
Therefore, by combining the alignment chart of the single pinion type planetary gear and the alignment chart of the double pinion type planetary gear, as shown in FIG. 4, the first sun gear S1 (first motor MG1), An alignment chart can be drawn in which the ring gear R (engine 1), common carrier C (output gear 4), and second sun gear S2 (second motor MG2) are arranged. If the rotation speeds N1 and N2 of the first sun gear S1 and the second sun gear S2 are determined among these rotation elements, the speeds of the remaining two ring gears R and the common carrier C are determined.
[0046]
Although the two degrees of freedom of the speed can be expressed by two independent speeds or any linear combination thereof, it is easy to understand that there are no mechanical interferences when decomposing into the translation mode and the rotation mode of the lever. When other variables are selected, only a mechanical interference term is generated, which is the same in principle. The motion / vibration of the two-degree-of-freedom power transmission mechanism is shown in the actual plant frame of FIG. Block 1 / (Ms indicating inertia in this2), 1 / (Js2) Are shown, which indicates that the degree of freedom of movement and vibration is 2.
[0047]
FIG. 5 shows a translational inertia / rotational inertia model of a four-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism (transmission) in which elements 1, 2, and 4 are power sources and element 3 is an output member. . In this model, the coupling axis connecting the elements of the planetary gear mechanism and the inertia of the power source is sufficiently rigid in the frequency range of vibration to be controlled, and the torsion between the inertia of the power source and the elements of the planetary gear mechanism is controlled. Applicable when it is not necessary to consider vibration. In that case, what is written as the inertia of the element is the sum of the inertia of the element and the inertia of the power source.
[0048]
The translational inertia M and the rotational inertia J are
M = J1 + J2 + J3 + J4
J = J1Acg2+ J2 (Acg-a2)2+ J3 (Acg-a3)2+ J4 (Acg-a4)2
Where Acg = (a2J2 + a3J3 + a4J4) / M
And the torque arms a2, a3, and a4 are dimensionless values determined by the gear ratio of the planetary gear mechanism.
[0049]
According to claim 1 of the present invention, "the signal for vibration control is superimposed on the torque command given to the two power sources", but the steady part of the torque command is determined from the torque balance of the planetary gear mechanism. It will be decided. The torque balance of the planetary gear mechanism is determined from the speed of each element of the planetary gear mechanism, and the speed of each element is determined from other constraints such as power performance optimization and fuel efficiency optimization (see the above balance equation).
[0050]
That is, by superimposing the signal for vibration control on the steady state of the torque command, the vibration damping effect can be obtained without changing the speed of each element determined by various optimizations.
[0051]
[Vibration suppression control operation]
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the vibration suppression control operation executed by the vibration suppression controller 26a of the first embodiment. Each step will be described below.
[0052]
In step S <b> 1, the actual displacement calculation unit 261 calculates, based on at least two measured values (measured values by the speed / position detectors 17 and 18 of the first motor MG <b> 1 and the second motor MG <b> 2) among the displacements of each element, the actual plant 3 is calculated. Here, assuming that the measured values are x1 and x2 and the torque arms from the respective centers of gravity are a and b, the equations for calculating the translational displacement and the rotational displacement are represented by the determinants described in the frame of step S1.
[0053]
In step S2, the displacement separating unit 262 calculates the total translation torque and the total rotation torque from the torque acting on each element, and proceeds to step S3. Each formula is
Translation torque total = T1 + T2 + TL3 + T4
Total rotation torque = T1Acg + T2 (Acg-a2) -TL3 (Acg-a3) + T4 (Acg-a4)
It is. The calculation processing of step S2 and step S3 described later are executed simultaneously with the calculation of the translational displacement and the calculation of the rotational displacement in step S1.
[0054]
In step S3, the model displacement calculation unit 263 calculates the translational displacement and the rotational displacement by using the total of the translational torque and the total of the rotational torque as inputs of the plant model. Each formula is
Double integral over time of translational displacement = (total translational torque / M)
Rotational Displacement = Double Integral for Time of (Total Rotation Torque / J)
Note that the translational inertia M and the rotational inertia J are described in the above equations and FIGS.
[0055]
In step S4, the translational vibration calculator 264 and the rotational vibration calculator 265 determine the difference (vibration displacement) between the translational and rotational displacement of the plant model and the translational and rotational displacement of the actual plant.
[0056]
In step S5, the disturbance torque calculation unit 266 calculates the difference between the translational displacement and the difference between the rotational displacements back to the disturbance torque (double differentiation).
[0057]
In step S6, the filtering unit 267 performs a filtering process of the translational disturbance torque and a filtering process of the rotation disturbance torque from the disturbance torque calculation unit 266 in order to remove noise and the like included in the signal.
[0058]
In step S7, the correction torque calculation unit 268 inputs the translational disturbance torque filter value and the rotational disturbance torque filter value, and combines the values with the selected two elements S1 and S2. The calculation formula of the vibration damping torques 1 and 2 is represented by the determinant described in the frame of step S7, where p and q are the torque arms between the selected two elements and the center of gravity.
[0059]
Then, in first correction torque adding section 269 and second correction torque adding section 270, combined vibration damping torques 1 and 2 are added to torques T1 and T2 of first motor MG1 and second motor MG2.
[0060]
[Vibration suppression effect of power transmission mechanism by contrast]
Conventionally, when vibration of the power transmission mechanism has occurred or is likely to occur in a state in which the operating state and the torque distribution are determined, as described in paragraph 0007 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-315550. A method of avoiding a motion state in which vibration is generated by shifting the torque distribution is adopted. Inevitably, this is out of the original optimal condition, or by increasing the number of power sources and increasing the redundancy, a solution that balances various optimization and vibration reduction is required. . In any case, since the torque distribution / operating point is targeted only for the initial optimization, the optimization target has not been achieved. Paragraphs 0009 to 0010 of the above publication describe such examples. That is, this is a method of determining an area in which lockup is performed using a combination of target powers of an engine and a motor in order to suppress vibration of the vehicle.
[0061]
As described above, in the conventional vehicle vibration control, when one or a plurality of power sources is a vibration source under a certain condition, the condition, specifically, the rotational speed and the torque of the power source have a certain value. Switching of the gear ratio so as to avoid the combination is performed. In such a method, when a certain combination of the rotation speed and the torque of the power source is required as a result of a certain optimization, it is apparent that the vibration of the vehicle cannot be suppressed while satisfying the combination. That is, in any rotational speed / torque operating state of any power source, even in a state where a part or all of the power source becomes a vibration source, the operating state is positively suppressed while the vibration is suppressed. We need a way to do it.
[0062]
Further, in such a multi-element, multi-degree-of-freedom power transmission mechanism, there is a backlash due to the gap between the gears, and the coupling between the power source and the gear elements is intentionally or inevitably caused by the elastic material. , The planetary gear itself may be a complex and non-linear vibration source or vibration amplifier. In such a case, it is necessary not only to avoid the vibration generation region of the power source but also to avoid the vibration generation / amplification region of the entire power transmission mechanism. Targets to be degraded, for example, power performance and fuel efficiency are deteriorated. In addition, the conditions of such vibrations are various, and it is not realistic to avoid all of them completely. Therefore, mild vibrations will be neglected, and the minute vibrations will shorten the life of components. Will have an adverse effect. Therefore, a means for not only avoiding the vibration state but also for actively suppressing the vibration is required.
[0063]
On the other hand, in the apparatus of the first embodiment, the positive vibration suppression method is employed, and the output error between the actual plant and the plant model is calculated only by the disturbance torque and the back calculation (torque → translation displacement, rotation displacement Since it is a double integration, the back calculation is double differentiated), and control is performed to add it to the steady torque commands T1 and T2 of the two motors MG1 and MG2 which are the two power sources selected as the correction torque commands. That is, a method of canceling vibration disturbance torque that causes vibration by torque compensation is adopted.
[0064]
In addition, in the apparatus of the first embodiment, since the actual plant and its model are each treated as a two-degree-of-freedom motion, the method described in JP-A-2000-217209 for suppressing the vibration of the real plant as a one-degree-of-freedom motion is used. As described above, for example, when the vibration of the output shaft torque is reduced, the rotational vibration inside the planetary gear mechanism remains, and the wear of the elements in the planetary gear mechanism is promoted. Attempts to reduce vibrations in the mechanism as much as possible result in residual vibration of the output shaft torque, which not only impairs ride comfort but also promotes wear of power transmission elements downstream from the final reduction gear. Are eliminated, and the two-degree-of-freedom vibration generated in the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 can be effectively suppressed.
[0065]
Next, effects will be described.
In the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0066]
(1) A hybrid vehicle having a main power source, a plurality of auxiliary power sources, and a planetary gear mechanism for changing a gear ratio when transmitting an output of the main power source to a drive output member. Of the two motors MG1 and MG2 capable of controlling the torque are selected, and the torque commands T1 and T2 given to the two first motors MG1 and MG2 are used for vibration control. Since the vibration suppression controller 26a for suppressing the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism is provided by superimposing the signal, the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism can be effectively suppressed. As a result, the planetary gear The strength can be reduced without sacrificing the durability of the components of the mechanism, the cost can be reduced, and vibration of the drive output torque and unpleasant noise can be reduced.
[0067]
(2) When the planetary gear mechanism is called an actual plant and the dynamic model of the vibration of the planetary gear mechanism is called a plant model, the vibration suppression controller 26a calculates the disturbance torque using the inverse model of the plant model, and calculates the disturbance torque. A correction torque for canceling a part or all is added to two power sources among the power sources coupled to each element of the actual plant to suppress the two-degree-of-freedom vibration of the actual plant. Of the acting forces, the acting force that generates vibration can be accurately estimated using the plant model and the inverse model of the plant model. As a result, the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism is effectively suppressed. can do.
[0068]
(3) The speed / position detectors 16, 17, and 18 for measuring the displacement of each element generated by the torque acting on each element of the actual plant are provided, and the vibration suppression controller 26a controls the torque and displacement acting on each element. An actual displacement calculator 261 that calculates an actual displacement using the measured values, a model displacement calculator 263 that calculates a model displacement using a torque acting on each element and a plant model, and an error between the actual displacement and the model displacement. A translational vibration calculating unit 264 and a rotational vibration calculating unit 265 for calculating a vibration displacement; a disturbance torque calculating unit 266 for calculating a disturbance torque back using a calculated vibration displacement and an inverse model of a plant model; A correction torque calculation unit 268 for calculating a correction torque with inverted sign, and a correction torque addition unit for adding the calculated correction torque to a power source to which two selected elements are coupled. And the parts 269 and 270 serve as a controllable damper for generating a damping force on the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 which is a power transmission mechanism, and vibrate the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3. Can be effectively attenuated.
[0069]
(4) The vibration suppression controller 26a selects the first motor MG1 and the second motor MG2 having excellent torque control response from the three power sources capable of controlling the torque, and selects the first motor MG1 and the second motor MG2 having the excellent torque control response. Since the vibration control signal is superimposed on the steady torque commands T1 and T2 given to the motor MG2 to suppress the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism, a power source as an actuator for suppressing vibration is provided. , The two-degree-of-freedom vibration generated in the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 as the power transmission mechanism can be quickly suppressed.
[0070]
(5) The main power source is the engine 1, the plurality of auxiliary power sources are the two motors MG1 and MG2, and a planet for changing the gear ratio when transmitting the output of the main power source to the output gear 4. The gear mechanism is a four-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism represented by a collinear diagram in which the engine 1 and the output gear 4 are arranged between the two motors MG1 and MG2. Since the vibration control signal is superimposed on the torque commands T1 and T2 of the two motors MG1 and MG2 arranged at both ends in the drawing, the vibration is generated in the Ravigneaux type compound planetary gear train 3 which is a power transmission mechanism. In particular, among the two degrees of freedom vibration, particularly the vibration in the rotation mode can be effectively suppressed, and the cost of the engine damper and the cost of the motor can be reduced.
[0071]
That is, the engine output shaft 10 is usually provided with a damper composed of a spring mass in order to reduce the ripple of the engine torque, and the rigidity of the motor output shafts 11 and 12 is Large compared to rigidity. Further, when the Ravigneaux type compound planetary gear train 3 is represented by a collinear chart, the motor output shafts 11 and 12 for suppressing vibration are connected to both ends thereof, so that the rotation mode of the Ravigneaux type compound planetary gear train 3 is set to Vibration can be effectively suppressed with respect to vibration. As a result, the strength can be reduced and the cost can be reduced without sacrificing the durability of the components of the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3. Further, vibration of the drive output system and unpleasant noise can be reduced. Further, since the fluctuation of the output torque can be effectively reduced, the necessity of reducing the torque ripple by the damper of the engine output shaft 10 can be reduced as long as the smooth rotation of the engine 1 is not hindered. That is, since the spring and mass of the damper can be reduced, the cost of the engine damper can be reduced.
[0072]
Further, in the control of the motors MG1 and MG2, the magnetic flux in the motor core also has a ripple due to minute speed fluctuations and generated torque fluctuations for correcting the fluctuations. As a result, the core loss in the iron core is increased. By reducing the minute speed vibration by the vibration suppression control, the iron loss can be reduced by reducing the vibration of the magnetic flux in the iron core, and the heat capacity of the motor equivalently increases, so that the motor capacity can be increased. In addition, the cost can be reduced by using the amount to reduce the motor capacity.
[0073]
(6) The main power source is the engine 1, the plurality of auxiliary power sources are the coaxial multilayer motor 2 having one stator S and two rotors IR and OR, and the output of the main power source is output to the output gear 4. A Ravigneaux type compound planetary gear train represented by a collinear diagram in which an engine 1 and an output gear 4 are arranged between two motors MG1 and MG2 by a coaxial multilayer motor 2 for changing a transmission gear ratio at the time of transmission. 3, which is advantageous in terms of cost, size, and efficiency as compared with the case where two independent motors are employed, and allows the planetary gear mechanism to be short and compact in the axial direction. The coaxial multilayer motor 2 and the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 have good combination compatibility and can form a suitable hybrid drive system.
[0074]
That is, by employing the two-rotor / one-stator coaxial multilayer motor 2, a composite current in which a current for the inner rotor IR and a current for the outer rotor OR are superimposed is applied to one coil, so that the two rotors IR, OR can be controlled independently of each other. That is, although it is one coaxial multilayer motor 2 in appearance, it can be used as a combination of different or similar functions of the motor function and the generator function.
[0075]
Therefore, for example, compared to the case where two independent motors each having a rotor and a stator are provided, the cost (reduction of the number of parts, reduction of the inverter current rating, reduction of the magnet) and size (reduction in size and reduction in inverter size due to the coaxial structure) -It can be advantageous in terms of efficiency (reduction of iron loss and reduction of inverter loss).
[0076]
In addition, since it is possible to use not only the (motor + generator) but also the (motor + motor) and the (generator + generator) using the composite current control alone, for example, When the coaxial multilayer motor 2 is used as the drive source of the hybrid vehicle as in the first embodiment, the most effective or efficient combination can be selected from these many options according to the vehicle condition. .
[0077]
The Ravigneaux type compound planetary gear train 3 realizes a combination of four planetary gears (two parallel longitudinal planetary gears and two crossing front and rear planetary gears) while having the width of two planetary gears. Therefore, for example, the size in the axial direction is greatly reduced as compared with the case where four planetary gears are arranged in the axial direction.
[0078]
When the coaxial multilayer motor 2 and the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 are applied to the hybrid drive system, (1) the output shafts 11 and 12 of the coaxial multilayer motor 2 and the Ravigneaux-type compound planetary gear train have a coaxial structure. The three sun gears S1 and S2 can be easily connected to each other by, for example, spline fitting, so that they are very compatible with each other and are extremely advantageous in terms of space, cost, and weight. {Circle over (2)} When one of the coaxial multilayer motors 2 is used for discharging (motor) and the other is used for power generation (generator), the motor current can be controlled via one inverter 24, It is possible to reduce takeout. For example, in the case of the direct power distribution control mode in which the above balance equations (1) to (5) are satisfied, the takeout from the battery 25 can be reduced to zero theoretically. {Circle around (3)} When both the coaxial multilayer motors 2 are used as discharges (motors), the drive range can be widened.
[0079]
(Second embodiment)
In the second embodiment, the apparatus of the first embodiment directly cancels the vibration disturbance torque that causes vibration by torque compensation. On the other hand, the vibration caused by the vibration disturbance torque is quickly reduced by the controllable damping torque. This is an example in which a method of attenuating the pressure is adopted.
[0080]
That is, as shown in FIG. 7, the vibration suppression controller 26a of the second embodiment includes an actual displacement calculating unit 261 that calculates a translational displacement and a rotational displacement using a torque acting on each element and a displacement measurement value, A damping torque calculation unit 271 that calculates a translational damping torque and a rotation damping torque using the displacement and the rotation displacement and the electric damper; a filter processing unit 267 that removes noise from the translational damping torque and the rotation damping torque; A correction torque calculation unit 268 that combines the translational damping torque filter processing value and the rotation damping torque filter processing value to calculate a correction torque 1 for vibration suppression and a correction torque 2 for vibration suppression with inverted signs; A first correction torque adding unit 269 which adds a vibration suppression correction torque 1 to the element S1 (the first motor MG1), and a vibration suppression correction torque 2 In addition a second correction torque adding section 270 to torque acting on the element S2 (the second motor MG2), and with. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, illustration and description are omitted.
[0081]
The operation will be described. In the actual displacement calculator 261, the translational displacement and the rotational displacement are calculated using the torque and the displacement measured value acting on each element of the actual plant (the Ravigneaux type compound planetary gear train 3), and the damping torque calculator At 271, the translational and rotational displacements and the electrical damper are used to calculate the translational and rotational damping torques, and the filtering unit 267 removes noise from the translational and rotational damping torques and corrects them. The torque calculating unit 268 combines the translational damping torque filter processing value and the rotational damping torque filter processing value, and calculates the damping correction torque 1 and the damping correction torque 2 with inverted signs. In the correction torque adding section 269, a torque acting on the element S1 (the first motor MG1) by adding the correction torque 1 for vibration suppression to the torque command and In the second correction torque adding section 270, a torque acting on the elements S2, adding the correction torque 2 for damping the torque command (the second motor MG2).
[0082]
Next, effects will be described.
In the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the second embodiment, the damping torque calculation unit 271 for calculating the translation damping torque and the rotation damping torque using the translational displacement and the rotational displacement and the electric damper is provided. The vibration caused by the vibration disturbance torque can be promptly attenuated by the controllable damping torque while using the simple vibration suppression controller 26a without using a model.
[0083]
(Third embodiment)
The second embodiment is an example in which the translation / rotational displacement and the electric damper are used to determine the translation / rotation damping torque, whereas the third embodiment uses the translation / rotation error and the electric damper to translate. -This is an example in which the rotational damping torque is obtained.
[0084]
That is, as shown in FIG. 8, the vibration suppression controller 26a of the third embodiment inputs the torque acting on each element R, S1, S2, C to the device of the second embodiment of FIG. The displacement separation unit 262 that separates into the total torque and the rotation torque, and the translation model rotation and the rotation model displacement in the two selected elements S1 and S2 using the total translation torque and the total rotation torque from the displacement separation unit 262 and the plant model. And a translational vibration for calculating a translation error (translational vibration displacement) which is an error between the translational model displacement from the model displacement calculator 263 and the translational actual displacement from the actual displacement calculator 261. A rotation error (rotational vibration displacement) that is an error between the rotation model displacement from the calculation unit 264 and the model displacement calculation unit 263 and the actual rotation from the actual displacement calculation unit 261 is calculated. A rotational vibration calculation unit 265, a additional configurations.
[0085]
In operation, the damping torque calculator 271 'calculates the translational and rotational errors and the electrical damper to calculate the translational and rotational damping torques, and the filter processor 267 calculates the translational and torque damping torques. Noise is removed from the damping torque of the rotation and the damping torque of the rotation, and the correction torque calculating unit 268 combines the translation damping torque filter processing value and the rotation damping torque filter processing value to obtain the damping correction torque 1 having the inverted sign and the damping correction torque 1. The correction torque 2 for vibration is calculated, and the first correction torque adding section 269 adds the correction torque 1 for vibration suppression to the torque command to obtain a torque acting on the element S1 (the first motor MG1), thereby obtaining a second correction torque. The adding unit 270 adds the correction torque 2 for vibration suppression to the torque command to obtain a torque acting on the element S2 (the second motor MG2).
[0086]
Next, effects will be described.
In the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the third embodiment, a damping torque calculating unit 271 ′ for calculating a translational damping torque and a rotation damping torque by using a translation error and a rotation error and an electric damper is provided. Therefore, an effect is obtained that the speed control of the planetary gear mechanism is less hindered than the vibration suppression control method of the second embodiment.
[0087]
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, examples have been described in which high rigidity is assumed in which the elastic torsional vibration between each power source, the coupling shaft, and the elements of the planetary gear mechanism can be neglected. This is an example in which elastic torsional vibration between the power source, the coupling shaft, and the elements of the planetary gear mechanism cannot be ignored.
[0088]
FIG. 9 shows a vibration model of a four-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism (transmission). In the fourth embodiment, two axes having high rigidity are selected, and the control torque of a power source connected to these two axes is used for vibration suppression.
[0089]
The translational inertia M and the rotational inertia J are
M = J1 + J2 + J3 + J4
J = J1Acg2+ J2 (Acg-a2)2+ J3 (Acg-a3)2+ J4 (Acg-a4)2
Where Acg = (a2J2 + a3J3 + a4J4) / M
And the torque arms a2, a3, and a4 are dimensionless values determined by the gear ratio of the planetary gear mechanism.
[0090]
Assuming that the power sources 1 and 4 are selected in this way, the control block of the vibration suppression controller 26a shown in FIG. 3, FIG. 7, or FIG. Can be implemented.
[0091]
In this case, J1 → J1 + Jm1 and J4 → J4 + Jm4, and a low-pass filter that does not pass a vibration component higher than the lower vibration frequency of the resonance frequencies of the coupling shafts 1 and 4 is used in FIGS. It is necessary to insert it in the calculated translation / rotation detection part in FIG. The insertion point may be before or after the “separation of translation and rotation” block.
[0092]
Next, effects will be described.
In the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the fourth embodiment, the vibration suppression controller 26a is configured to control two higher frequencies among the resonance frequencies of the shaft torsion system connecting the components of the planetary gear mechanism and the respective power sources. Selecting a power source to which the coupling shaft is connected and superimposing a vibration control signal on a torque command given to the two power sources, thereby suppressing two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism; As a result, even if there is axial torsional vibration in the coupling shaft that connects the power source as the vibration suppression actuator and each element of the planetary gear mechanism, the planetary gear mechanism generates up to the highest frequency within the range that does not excite axial torsional vibration. The vibrations having two degrees of freedom can be quickly suppressed. As a result, the strength can be reduced and the cost can be reduced without sacrificing the pause image of the components of the planetary gear mechanism. In addition, it is possible to reduce vibration of driving output torque and unpleasant noise.
[0093]
As described above, the vibration suppression device for a hybrid vehicle according to the present invention has been described based on the first to fourth embodiments. However, the specific configuration is not limited to the first to fourth embodiments. Without departing from the spirit of the invention claimed in each claim of the claims, changes and additions of the design are allowed.
[0094]
In the first to fourth embodiments, an example has been described in which the damping block is configured to be separated into the translation mode and the rotation mode. Is also possible.
[0095]
In the first to fourth embodiments, the first motor and the second motor are one motor in appearance by a common stator and two rotors, but functionally realize two motors. Has been shown, but two independent motors may be used.
[0096]
In the first to fourth embodiments, the application example of the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 is described as the planetary gear mechanism, but four elements of the engine, the first motor, the second motor, and the output member are connected. Therefore, the mechanism is not limited to the Ravigneaux-type compound planetary gear train 3 as long as the mechanism is constituted by a planetary gear having at least four elements and two degrees of freedom.
[0097]
That is, as shown in the alignment chart of FIG. 10, if the speed (rotation speed) of any two of the four elements is determined, the remaining two speeds are determined, or any one of the elements is determined. And the speed ratio of any two elements (for example, if an engine output shaft and a transmission output shaft are selected, this is the speed ratio), the speeds of all the elements are determined. This is expressed as a four-element, two-degree-of-freedom planetary gear mechanism.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall system diagram showing a hybrid drive system and a control system of a hybrid vehicle to which a device according to a first embodiment is applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a vibration suppression control system of the first embodiment.
FIG. 3 is a control block diagram illustrating a vibration suppression controller of the first embodiment.
FIG. 4 is an alignment chart of a Ravigneaux-type compound planetary gear train used in the device of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a translational inertia / rotational inertia model when a four-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism (transmission) is used, in which elements 1, 2, and 4 are power sources and element 3 is an output member. FIG.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a flow of a vibration suppression control operation performed by a vibration suppression controller of the apparatus of the first embodiment.
FIG. 7 is a control block diagram illustrating a vibration suppression controller of the device of the second embodiment.
FIG. 8 is a control block diagram showing a vibration suppression controller of the device of the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a vibration model of a four-element two-degree-of-freedom planetary gear mechanism (transmission) in the device of the fourth embodiment.
FIG. 10 is an alignment chart showing a four-element planetary gear mechanism.
[Explanation of symbols]
1 engine (main power source)
MG1 1st motor (auxiliary power source)
MG2 2nd motor (auxiliary power source)
3 Ravigneaux type compound planetary gear train (planetary gear mechanism)
R ring gear (element)
S1 First sun gear (element)
S2 2nd sun gear (element)
C Common carrier (element)
8 drive shaft (drive output member)
10 ° engine output shaft (joint shaft)
11 1st motor output shaft (coupling shaft)
12 2nd motor output shaft (coupling shaft)
15 ° drive output shaft (coupling shaft)
16 speed / position detector for engine (displacement measuring means)
17 Speed / position detector for first motor (displacement measuring means)
18 Speed / position detector for second motor (displacement measuring means)
21 Engine controller
23 motor controller
23a First motor control unit
23b @ 2nd motor control unit
26 hybrid controller
26a Vibration suppression controller (vibration suppression control means)
261 Actual displacement calculator
262 ° displacement separation unit
263 model displacement calculator
264 ° translational vibration calculator (vibration displacement calculator)
265 ° rotational vibration calculator (vibration displacement calculator)
266 ° disturbance torque calculator
267 Filter processing unit
268 ° correction torque calculator
269 First correction torque adding unit
270 ° second correction torque adding unit

Claims (10)

主たる動力源と、複数の補助的な動力源と、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構と、を有するハイブリッド車両において、
前記動力源のうちトルクの制御が可能な二つの動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、前記遊星歯車機構の2自由度振動を抑制する振動抑制制御手段を備えたことを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
In a hybrid vehicle having a main power source, a plurality of auxiliary power sources, and a planetary gear mechanism for changing a gear ratio when transmitting an output of the main power source to a drive output member,
By selecting two power sources capable of controlling torque among the power sources, and superimposing a vibration control signal on a torque command given to the two power sources, two planetary gear mechanism A vibration suppression device for a hybrid vehicle, comprising: a vibration suppression control means for suppressing degree vibration.
請求項1に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記遊星歯車機構を実プラントといい、前記遊星歯車機構の振動の力学モデルをプラントモデルというとき、
前記振動抑制制御手段は、プラントモデルの逆モデルを用いて、振動を発生させる外乱トルクを逆算し、これを一部または全部をキャンセルする補正トルクを実プラントの各要素に結合される動力源のうち、二つの動力源に加えることにより実プラントの2自由度振動を抑制することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to claim 1,
When the planetary gear mechanism is called an actual plant, and a dynamic model of vibration of the planetary gear mechanism is called a plant model,
The vibration suppression control means, using an inverse model of the plant model, back-calculates a disturbance torque that generates vibration, and a correction torque for canceling a part or all of the disturbance torque is applied to a power source coupled to each element of the actual plant. A vibration suppression device for a hybrid vehicle, characterized in that vibrations of a real plant are suppressed by adding two power sources.
請求項2に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記実プラントの各要素に作用するトルクにより発生する各要素の変位を計測する変位計測手段を設け、
前記振動抑制制御手段は、各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて実変位を算出する実変位算出部と、各要素に作用するトルクとプラントモデルを用いてモデル変位を算出するモデル変位算出部と、実変位とモデル変位の誤差(振動変位)を算出する振動変位算出部と、算出された振動変位とプラントモデルの逆モデルを用いて外乱トルクを逆算する外乱トルク算出部と、算出された外乱トルクの符号を反転した補正トルクを算出する補正トルク算出部と、算出した補正トルクを選択した二つの要素が結合される動力源に加える補正トルク加算部と、を有することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to claim 2,
Displacement measuring means for measuring the displacement of each element generated by the torque acting on each element of the actual plant,
The vibration suppression control unit includes an actual displacement calculating unit that calculates an actual displacement using a torque acting on each element and a measured displacement value, and a model displacement that calculates a model displacement using the torque acting on each element and a plant model. A calculating unit, a vibration displacement calculating unit that calculates an error (vibration displacement) between the actual displacement and the model displacement, a disturbance torque calculating unit that calculates back a disturbance torque using the calculated vibration displacement and an inverse model of the plant model, A correction torque calculation unit that calculates a correction torque in which the sign of the disturbance torque is inverted, and a correction torque addition unit that adds the calculated correction torque to a power source to which the selected two elements are combined, Vibration suppression device for hybrid vehicles.
請求項1に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記実プラントの各要素に作用するトルクにより発生する各要素の変位を計測する変位計測手段を設け、
前記振動抑制制御手段は、各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて実変位を算出する実変位算出部と、算出された実変位と電気的ダンパーを用いて減衰トルクを算出する減衰トルク算出部と、算出された減衰トルクの符号を反転した補正トルクを算出する補正トルク算出部と、算出した補正トルクを選択した二つの要素が結合される動力源に加える補正トルク加算部と、を有することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to claim 1,
Displacement measuring means for measuring the displacement of each element generated by the torque acting on each element of the actual plant,
The vibration suppression control means includes an actual displacement calculating unit that calculates an actual displacement using a torque acting on each element and a measured displacement value, and a damping torque that calculates a damping torque using the calculated actual displacement and an electric damper. A calculation unit, a correction torque calculation unit that calculates a correction torque in which the sign of the calculated damping torque is inverted, and a correction torque addition unit that adds the calculated correction torque to the power source to which the two selected components are coupled. A vibration suppression device for a hybrid vehicle, comprising:
請求項1に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記実プラントの各要素に作用するトルクにより発生する各要素の変位を計測する変位計測手段を設け、
前記振動抑制制御手段は、各要素に作用するトルクと変位計測値を用いて実変位を算出する実変位算出部と、各要素に作用するトルクとプラントモデルを用いてモデル変位を算出するモデル変位算出部と、実変位とモデル変位の誤差(振動変位)を算出する振動変位算出部と、算出された振動変位と電気的ダンパーを用いて減衰トルクを算出する減衰トルク算出部と、算出された減衰トルクの符号を反転した補正トルクを算出する補正トルク算出部と、算出した補正トルクを選択した二つの要素が結合される動力源に加える補正トルク加算部と、を有することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to claim 1,
Displacement measuring means for measuring the displacement of each element generated by the torque acting on each element of the actual plant,
The vibration suppression control unit includes an actual displacement calculating unit that calculates an actual displacement using a torque acting on each element and a measured displacement value, and a model displacement that calculates a model displacement using the torque acting on each element and a plant model. A calculating unit, a vibration displacement calculating unit for calculating an error (vibration displacement) between the actual displacement and the model displacement, a damping torque calculating unit for calculating a damping torque using the calculated vibration displacement and the electric damper, A hybrid, comprising: a correction torque calculation unit that calculates a correction torque in which the sign of a damping torque is inverted; and a correction torque addition unit that adds the calculated correction torque to a power source to which two selected elements are coupled. Vehicle vibration suppression device.
請求項1ないし5の何れか1項に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記振動抑制制御手段は、前記トルクの制御が可能な動力源のうちトルク制御応答の優れる二つの動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、前記遊星歯車機構の2自由度振動を抑制することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The vibration suppression control means selects two power sources having excellent torque control response among the power sources capable of controlling the torque, and generates a vibration control signal in response to a torque command given to the two power sources. A vibration suppressing device for a hybrid vehicle, wherein the superimposing suppresses the two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism.
請求項1ないし5の何れか1項に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記振動抑制制御手段は、遊星歯車機構の構成要素と各動力源とを結ぶ軸ねじれ系の共振周波数のうち、二つの高い周波数を有する結合軸が連結される動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、前記遊星歯車機構の2自由度振動を抑制することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 5,
The vibration suppression control means selects a power source to which a coupling shaft having two high frequencies is connected among resonance frequencies of a shaft torsion system connecting components of the planetary gear mechanism and each power source, and A vibration suppression device for a hybrid vehicle, wherein a vibration control signal is superimposed on a torque command given to a power source to suppress two-degree-of-freedom vibration of the planetary gear mechanism.
請求項1ないし7の何れか1項に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記主たる動力源がエンジンであり、前記複数の補助的な動力源が二つのモータであり、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構が、二つのモータ間にエンジンと駆動出力部材が配置される速度線図(共線図)であらわされる4要素・2自由度の遊星歯車機構であり、
前記振動抑制制御手段は、共線図上で両端に配置される二つのモータのトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 7,
The main power source is an engine, the plurality of auxiliary power sources are two motors, and a planetary gear mechanism for changing a gear ratio when transmitting an output of the main power source to a drive output member is provided with two motors. A four-element, two-degree-of-freedom planetary gear mechanism represented by a velocity diagram (collinear diagram) in which an engine and a drive output member are arranged between two motors;
The vibration suppression device for a hybrid vehicle, wherein the vibration suppression control means superimposes a signal for vibration control on torque commands of two motors disposed at both ends on a nomographic chart.
請求項8に記載されたハイブリッド車両の振動抑制装置において、
前記主たる動力源がエンジンであり、前記複数の補助的な動力源が1つのステータと二つのロータを持つ同軸多層モータであり、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構が、同軸多層モータによる二つのモータ間にエンジンと駆動出力部材が配置される速度線図(共線図)であらわされるラビニョウ型複合遊星歯車列であることを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制装置。
The vibration suppression device for a hybrid vehicle according to claim 8,
The main power source is an engine, the plurality of auxiliary power sources is a coaxial multilayer motor having one stator and two rotors, and a gear ratio when transmitting an output of the main power source to a drive output member is changed. Is a Ravigneaux-type compound planetary gear train represented by a velocity diagram (collinear diagram) in which an engine and a drive output member are arranged between two motors by a coaxial multilayer motor. Hybrid vehicle vibration suppression device.
主たる動力源と、複数の補助的な動力源と、主たる動力源の出力を駆動出力部材に伝える際の変速比を変更するための遊星歯車機構と、を有するハイブリッド車両において、
前記動力源のうちトルクの制御が可能な二つの動力源を選択し、この二つの動力源に与えられるトルク指令に対して振動制御用の信号を重畳することにより、前記遊星歯車機構の2自由度振動を抑制することを特徴とするハイブリッド車両の振動抑制方法。
In a hybrid vehicle having a main power source, a plurality of auxiliary power sources, and a planetary gear mechanism for changing a gear ratio when transmitting an output of the main power source to a drive output member,
By selecting two power sources capable of controlling torque among the power sources, and superimposing a vibration control signal on a torque command given to the two power sources, two planetary gear mechanism A vibration suppression method for a hybrid vehicle, characterized by suppressing degree vibration.
JP2003170212A 2002-08-26 2003-06-16 Vibration suppression device and vibration suppression method for hybrid vehicle Expired - Fee Related JP3935111B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003170212A JP3935111B2 (en) 2002-08-26 2003-06-16 Vibration suppression device and vibration suppression method for hybrid vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002245722 2002-08-26
JP2003170212A JP3935111B2 (en) 2002-08-26 2003-06-16 Vibration suppression device and vibration suppression method for hybrid vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004147491A true JP2004147491A (en) 2004-05-20
JP3935111B2 JP3935111B2 (en) 2007-06-20

Family

ID=32472665

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003170212A Expired - Fee Related JP3935111B2 (en) 2002-08-26 2003-06-16 Vibration suppression device and vibration suppression method for hybrid vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3935111B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034076A (en) * 2004-07-21 2006-02-02 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller for vehicle
JP2006050747A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller of vehicle
JP2006050750A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller of vehicle
US7429847B2 (en) 2005-05-09 2008-09-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor control device
US7467678B2 (en) * 2004-11-08 2008-12-23 Nissan Motor Co., Ltd. Hybrid four-wheel-drive
JP2011031868A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Hyundai Motor Co Ltd Backlash vibration reducing method for hybrid vehicle
JP2011078241A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Controller for electric vehicle and electric vehicle and forklift equipped with the same
WO2011125222A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 Vehicle driving force control device
JP2019097319A (en) * 2017-11-24 2019-06-20 株式会社豊田中央研究所 Control device of vehicle
JP2019103345A (en) * 2017-12-07 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Vehicle drive device and controller of vehicle
US20220274598A1 (en) * 2019-10-16 2022-09-01 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Motor control device for electric vehicle
WO2022208938A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 三菱自動車工業株式会社 Drive power adjustment device and method for designing drive power adjustment device

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH027702U (en) * 1988-06-23 1990-01-18
JP2000014081A (en) * 1998-06-22 2000-01-14 Nissan Motor Co Ltd Hybrid driving device
JP2000142135A (en) * 1998-11-13 2000-05-23 Nissan Motor Co Ltd Drive device for hybrid vehicle
JP2000217209A (en) * 1999-01-22 2000-08-04 Toyota Motor Corp Damping device for vehicle using motor as source of drive force
DE19909424A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-24 Peter Tenberge Hybrid gearing for vehicle
JP2001028809A (en) * 1999-07-12 2001-01-30 Toyota Motor Corp Power controller in vehicle with motor
JP2001037006A (en) * 1999-07-14 2001-02-09 Toyota Motor Corp Damping device for vehicle equipped with plural driving force sources
WO2001085483A1 (en) * 2000-05-08 2001-11-15 Hitachi, Ltd. Composite power transmission mechanism and vehicle
JP2002500978A (en) * 1998-01-26 2002-01-15 ルノー Hybrid propulsion devices consisting of double planetary gears
US20020045507A1 (en) * 2000-08-22 2002-04-18 Bowen Thomas C. Electric hybrid four-wheel drive vehicle
JP2002152916A (en) * 2000-11-14 2002-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus and method for controlling electric vehicle
JP2003052102A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Jatco Ltd Parallel hybrid vehicle

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH027702U (en) * 1988-06-23 1990-01-18
JP2002500978A (en) * 1998-01-26 2002-01-15 ルノー Hybrid propulsion devices consisting of double planetary gears
JP2000014081A (en) * 1998-06-22 2000-01-14 Nissan Motor Co Ltd Hybrid driving device
JP2000142135A (en) * 1998-11-13 2000-05-23 Nissan Motor Co Ltd Drive device for hybrid vehicle
JP2000217209A (en) * 1999-01-22 2000-08-04 Toyota Motor Corp Damping device for vehicle using motor as source of drive force
DE19909424A1 (en) * 1999-02-23 2000-08-24 Peter Tenberge Hybrid gearing for vehicle
JP2001028809A (en) * 1999-07-12 2001-01-30 Toyota Motor Corp Power controller in vehicle with motor
JP2001037006A (en) * 1999-07-14 2001-02-09 Toyota Motor Corp Damping device for vehicle equipped with plural driving force sources
WO2001085483A1 (en) * 2000-05-08 2001-11-15 Hitachi, Ltd. Composite power transmission mechanism and vehicle
US20020045507A1 (en) * 2000-08-22 2002-04-18 Bowen Thomas C. Electric hybrid four-wheel drive vehicle
JP2002152916A (en) * 2000-11-14 2002-05-24 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Apparatus and method for controlling electric vehicle
JP2003052102A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Jatco Ltd Parallel hybrid vehicle

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006034076A (en) * 2004-07-21 2006-02-02 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller for vehicle
JP2006050747A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller of vehicle
JP2006050750A (en) * 2004-08-03 2006-02-16 Nissan Motor Co Ltd Motor torque controller of vehicle
US7467678B2 (en) * 2004-11-08 2008-12-23 Nissan Motor Co., Ltd. Hybrid four-wheel-drive
US7429847B2 (en) 2005-05-09 2008-09-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Motor control device
JP2011031868A (en) * 2009-07-31 2011-02-17 Hyundai Motor Co Ltd Backlash vibration reducing method for hybrid vehicle
JP2011078241A (en) * 2009-09-30 2011-04-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Controller for electric vehicle and electric vehicle and forklift equipped with the same
US9150396B2 (en) 2009-09-30 2015-10-06 Mitsubishi Nichiyu Forklift Co., Ltd. Electric-vehicle control device, and electric vehicle and forklift truck having the same
JP5093360B2 (en) * 2010-04-09 2012-12-12 トヨタ自動車株式会社 Vehicle driving force control device
US9008927B2 (en) 2010-04-09 2015-04-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Driving force controlling apparatus for vehicle
WO2011125222A1 (en) * 2010-04-09 2011-10-13 トヨタ自動車株式会社 Vehicle driving force control device
JP2019097319A (en) * 2017-11-24 2019-06-20 株式会社豊田中央研究所 Control device of vehicle
JP2019103345A (en) * 2017-12-07 2019-06-24 株式会社豊田中央研究所 Vehicle drive device and controller of vehicle
JP7044532B2 (en) 2017-12-07 2022-03-30 株式会社豊田中央研究所 Vehicle drive and vehicle control
US20220274598A1 (en) * 2019-10-16 2022-09-01 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Motor control device for electric vehicle
WO2022208938A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 三菱自動車工業株式会社 Drive power adjustment device and method for designing drive power adjustment device
US20240100961A1 (en) * 2021-03-30 2024-03-28 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Driving force adjusting device and method for designing driving force adjusting device
JP7468781B2 (en) 2021-03-30 2024-04-16 三菱自動車工業株式会社 Driving force adjustment device and method for designing driving force adjustment device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3935111B2 (en) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7110867B2 (en) Vibration suppression apparatus and method for hybrid vehicle
JP3823949B2 (en) Hybrid vehicle mode transition control device
JP4319185B2 (en) Hybrid drive device and automobile equipped with the same
JP3935111B2 (en) Vibration suppression device and vibration suppression method for hybrid vehicle
EP1426222B1 (en) Hybrid transmission control system
JP2006077859A (en) Drive mechanism for hybrid vehicle
JP2009202693A (en) Damping device of hybrid vehicle
WO2013094005A1 (en) Drive control device for hybrid vehicle
WO2013069098A1 (en) Power transmission device for vehicle
JP2014019373A (en) Mounting device of transaxle
JP4779469B2 (en) Motor power transmission device
US20220126676A1 (en) Hybrid Transmission Device and Motor Vehicle
JP2004153946A (en) Motor overspeed prevention controller of hybrid vehicle
JP4026630B2 (en) Vehicle motor torque control device
JP2006341849A (en) Hybrid drive apparatus
JP2007008470A (en) Hybrid drive apparatus
JP2011226494A (en) Mass damper
JP6594391B2 (en) Control device for vehicle drive device
JP3818284B2 (en) Hybrid vehicle drive system
JP2009006778A (en) Drive control device of hybrid vehicle
JP4026629B2 (en) Vehicle motor torque control device
JP3875934B2 (en) Control device for hybrid vehicle
JP2013124742A (en) Rattling sound preventing device of gear device for vehicle
JP7468781B2 (en) Driving force adjustment device and method for designing driving force adjustment device
JP5018430B2 (en) Control device for hybrid vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040917

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20041008

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426

Effective date: 20041008

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20041008

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20040917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20041008

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20051117

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070313

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070316

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees