JP2004182101A

JP2004182101A - Control device for hybrid car and control method used for the same

Info

Publication number: JP2004182101A
Application number: JP2002352004A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sakamoto; 博史坂本; Toshimichi Minowa; 利通箕輪; Takashi Okada; 岡田　　隆; Tatsuya Ochi; 辰哉越智
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a hybrid car which eliminates a torque variation in switching of a drive source from a motor to an engine with a relatively simple control, and also to provide a control method used for the same. <P>SOLUTION: Torque of the motor 3 is controlled based on transmission torque of a clutch 4 through control of the transmission torque of the clutch 4 based on the number of rotations of an input axis 12 of a gear change mechanism 100 and the number of rotations of the engine 1 when power force is switched from the motor 3 to the engine 1 by engagement of the clutch 4 mounted between the engine 1 and the gear change mechanism 100 or the engine 1 and the motor 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンと変速機構の間、あるいはエンジンとモータの間に設けられたクラッチを締結・解放することによりエンジンとモータを切り換えて車両を駆動するハイブリッド自動車の制御装置、制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンと変速機構の間、あるいはエンジンとモータの間に設けられたクラッチを締結・解放することによりエンジンとモータを切り換えて車両を駆動するハイブリッド自動車においては、エンジンの駆動力で走行すると効率が悪化する低負荷領域、例えば発進時などはクラッチを解放してモータのみで車両を駆動し、ある程度車速が上昇したところでクラッチを締結し、駆動源をモータからエンジンに切り換えて車両を駆動する方法が下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
上記特許文献１ではエンジンに接続されたジェネレータを設け、駆動源をモータからエンジンに切り換える際に、エンジンのトルクをジェネレータで吸収し、モータとエンジンの回転数が一致した時点でクラッチを締結することにより、切り換え時のトルク変動を抑制している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３４８６０３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようにジェネレータを用いてエンジンのトルクを吸収する場合、エンジンのトルクに見合ったトルク容量のジェネレータが必要となり、ジェネレータをプーリ、ギアなどのトルク増幅機構を介してエンジンに接続するため、車両搭載性が悪化するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題に着目してなされたもので、比較的簡単な制御でありながら、駆動源をモータからエンジンに切り換える際のトルク変動を解消するハイブリッド自動車の制御装置、制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つは、エンジンと、前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速機構と、前記変速機構に接続されたモータと、前記エンジンと前記変速機構の間、あるいは前記エンジンと前記モータの間に設けられたクラッチとを有し、前記クラッチを締結・解放することにより前記エンジンと前記モータを切り換えて車両を駆動するハイブリッド自動車の制御装置において、前記モータから前記エンジンへ動力を切り換える際に、前記エンジンの回転数と前記変速機構の入力軸の回転数に基づいて前記クラッチの伝達トルクを制御し、前記クラッチの伝達トルクに基づいて前記モータのトルクを制御する制御手段と、を有することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置である。
【０００８】
好ましくは、前記制御手段は、車速とアクセルペダル開度に基づいて目標駆動トルクを設定し、前記目標駆動トルクから前記クラッチの伝達トルクを減じた値に基づいて前記モータの目標トルクを設定することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置である。
【０００９】
好ましくは、前記制御手段は、前記目標駆動トルクに基づいて前記エンジンの目標トルクを設定することを特徴とするハイブリッド自動車の制御装置である。
【００１０】
また、本発明の１つは、エンジンと、前記エンジンと車両駆動軸の間に設けられた変速機構と、前記変速機構に接続されたモータと、前記エンジンと前記変速機構の間、あるいは前記エンジンと前記モータの間に設けられたクラッチとを有し、前記クラッチを締結・解放することにより前記エンジンと前記モータを切り換えて車両を駆動するハイブリッド自動車の制御方法において、前記モータから前記エンジンへ動力を切り換える際に、前記エンジンの回転数と前記変速機構の入力軸の回転数に基づいて前記クラッチの伝達トルクを制御し、前記クラッチの伝達トルクに基づいて前記モータのトルクを制御するハイブリッド自動車の制御方法である。
【００１１】
好ましくは、車速とアクセルペダル開度に基づいて目標駆動トルクを設定し、前記目標駆動トルクから前記クラッチの伝達トルクを減じた値に基づいて前記モータの目標トルクを設定することを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法である。
【００１２】
好ましくは、前記目標駆動トルクに基づいて前記エンジンの目標トルクを設定することを特徴とするハイブリッド自動車の制御方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るハイブリッド自動車システムの構成である。１はエンジンであり、９は前記エンジン１を始動させるスタータである。前記エンジン１では、吸気管（図示しない）に設けられた電子制御スロットル１０（スロットルバルブ，駆動モータ，スロットルセンサから成る）により吸入空気量が制御され、前記空気量に見合う燃料量が燃料噴射装置（図示しない）から噴射される。また、前記空気量および燃料量から決定される空燃比，エンジン回転数などの信号から点火時期が決定され、点火装置（図示しない）により点火される。前記燃料噴射装置には燃料が吸気ポートに噴射される吸気ポート方式あるいはシリンダ内に直接噴射される筒内噴射方式があるが、エンジンに要求される運転域（エンジントルク，エンジン回転数で決定される領域）を比較して燃費が低減でき、かつ排気性能が良い方式のエンジンを選択することが望ましい。
【００１４】
変速機構１００の入力軸１２には、噛合い歯車３１を有するギア１７，噛合い歯車３２を有するギア３９、前記ギア１７および前記ギア３９と前記入力軸１２を直結するハブスリーブ２７が設けられており、前記ギア１７および前記ギア３９が前記入力軸１２の軸方向に移動しないようストッパー（図示しない）が設けられている。前記ハブスリーブ２７の内側には、前記入力軸１２の複数の溝（図示しない）と噛合う溝（図示しない）が設けてあり、前記ハブスリーブ２７は前記入力軸１２の軸方向には移動可能になっているが、前記入力軸１２の回転方向への移動は制限される。よって入力軸１２のトルクは前記ハブスリーブ２７に伝達される。前記入力軸１２のトルクを前記ギア１７および前記ギア３９に伝達するためには、前記ハブスリーブ２７を前記入力軸１２の軸方向へ移動させ、前記噛合い歯車３１あるいは前記噛合い歯車３２と前記ハブスリーブ２７とを直結する必要がある。前記ハブスリーブ２７，前記噛合い歯車３１，前記噛合い歯車３２から成るクラッチ機構を噛合い式クラッチ（ドッグクラッチ）と称しており、入力軸１２のトルクを高効率で出力軸１３に伝達することが可能であり、燃費低減が図れる。また、前記入力軸１２には、ギア１５，１６およびギア３７，３８が設けられており、前記ギア１５，１６および前記ギア３７，３８は前記入力軸１２に固着して設けられている。
【００１５】
変速機構１００の出力軸１３には、噛合い歯車２９を有するギア２０，噛合い歯車３０を有するギア２１、前記ギア２０および前記ギア２１と前記出力軸１３を直結するハブスリーブ２６が設けられており、前記ギア２０および前記ギア２１が前記出力軸１３の軸方向に移動しないようストッパー（図示しない）が設けられている。前記ギア２０および前記ギア２１は前記ギア１５および前記ギア１６とそれぞれ噛合している。前記ハブスリーブ２６の内側には、前記出力軸１３の複数の溝（図示しない）と噛合う溝（図示しない）が設けてあり、前記ハブスリーブ２６は前記出力軸１３の軸方向には移動可能になっているが、前記出力軸１３の回転方向への移動は制限される。よって前記ハブスリーブ２６のトルクは前記出力軸１３に伝達される。前記ギア２０および前記ギア２１のトルクを前記出力軸１３に伝達するためには、前記ハブスリーブ２６を前記出力軸１３の軸方向へ移動させ、前記噛合い歯車２９あるいは前記噛合い歯車３０と前記ハブスリーブ２６とを直結する必要がある。また、出力軸１３には、噛合い歯車３３を有するギア２４，噛合い歯車３４を有するギア２５、前記ギア２４および前記ギア２５と前記出力軸１３を直結するハブスリーブ２８が設けられており、前記ギア２４および前記ギア２５が前記出力軸１３の軸方向に移動しないようストッパー（図示しない）が設けられている。前記ギア２４は前記ギア３７と噛合しており、前記ギア２５はリバースギア３５を介して前記ギア３８に接続されている。前記ハブスリーブ２８の内側には、前記出力軸１３の複数の溝（図示しない）と噛合う溝（図示しない）が設けてあり、前記ハブスリーブ２８は前記出力軸１３の軸方向には移動可能になっているが、前記出力軸１３の回転方向への移動は制限される。よって前記ハブスリーブ２８のトルクは前記出力軸１３に伝達される。前記ギア２４および前記ギア２５のトルクを前記出力軸１３に伝達するためには、前記ハブスリーブ２８を前記出力軸１３の軸方向へ移動させ、前記噛合い歯車３３あるいは前記噛合い歯車３４と前記ハブスリーブ２８とを直結する必要がある。さらに、前記出力軸１３には、ギア２２，２３が前記出力軸１３に固着して設けられており、前記ギア２２および前記ギア２３は前記ギア１７および前記ギア３９とそれぞれ噛合している。
【００１６】
前記エンジン１のクランク軸１１と前記入力軸１２の間にはクラッチ４が介装され、前記クラッチ４を締結することにより前記エンジン１から前記入力軸１２へ動力を伝達することができる。また、前記クラッチ４を解放することにより、前記エンジン１から前記入力軸１２への動力伝達を遮断することができる。一般に、前記クラッチ４には乾式単板方式の摩擦クラッチが用いられ、前記クラッチ４の押付け力を調整することにより前記エンジン１から前記入力軸１２へ伝達するトルクを調節することが可能である。また、前記クラッチ４には湿式多板方式の摩擦クラッチや電磁クラッチなど、伝達するトルクを調節可能なクラッチならば何れも適用可能である。前記クラッチ４は、通常のガソリンエンジン車においても用いられており、前記クラッチ４を徐々に押し付けていくことにより車両を発進させることができる。
【００１７】
前記変速機構１００の出力軸１３にはファイナルギア１４が設けられており、前記ファイナルギア１４とタイヤ３６が車両駆動軸２を介して接続されている。
【００１８】
モータ出力軸１８にはギア１９が固着して設けられており、前記ギア１９は前記ギア３７と噛合している。よって、モータ３のトルクを前記入力軸１２に伝達することが可能である。
【００１９】
前記エンジン１，前記モータ３は、それぞれエンジンＣ／Ｕ（コントロールユニット、以下同じ）６、モータＣ／Ｕ８によって制御される。また、前記クラッチ４および前記変速機構１００は、変速機Ｃ／Ｕ７によって制御される。パワートレインＣ／Ｕ５には図示しないアクセルペダル開度センサ，車速センサ等から各種信号が入力されると共に、前記エンジン１，前記モータ３，前記クラッチ４，前記変速機構１００の運転状態（回転数，トルク，ギア比等）が入力され、これらに基づきエンジンＣ／Ｕ６，モータＣ／Ｕ８，変速機Ｃ／Ｕ７を統括制御する。
【００２０】
次に、図２，図３を用いて前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際のシステムの動作方法について説明する。
【００２１】
図２は前記モータ３の駆動力により走行する場合の動作方法である。前記ギア１５，２０から成るギア列を１速，前記ギア１６，２１から成るギア列を２速，前記ギア１７，２２から成るギア列を３速，前記ギア３９，２３から成るギア列を４速，前記ギア３７，２４から成るギア列を５速と仮定し、前記モータ３の駆動力により発進する場合には、前記ハブスリーブ２６を前記噛合い歯車２９に締結させ、前記クラッチ４を解放状態とし、前記モータ３のトルクを正側（前進方向）に発生させる。このとき、図の実線矢印で示すように、前記モータ３のトルク伝達経路は、モータ３→モータ出力軸１８→ギア１９→ギア３７→入力軸１２→ギア１５→ギア２０→ハブスリーブ２６→出力軸１３となり、前記モータ３のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。
【００２２】
図３は前記エンジン１の駆動力により走行する場合の動作方法である。図２で示したように、前記モータ３の駆動力で走行中に前記エンジン１の駆動力に切り換える場合には、前記クラッチ４を締結させ、前記エンジン１のトルクを前記変速機構１００に伝達する。このとき、図の実線矢印で示すように、前記エンジン１のトルク伝達経路は、エンジン１→クランク軸１１→クラッチ４→入力軸１２→ギア１５→ギア２０→ハブスリーブ２６→出力軸１３となり、前記エンジン１のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。このように、前記エンジン１と前記変速機構１００の間、あるいは前記エンジン１と前記モータ３の間に設けられたクラッチ４の締結・解放することにより、前記エンジン１と前記モータ３を切り換えて車両を駆動することができる。
【００２３】
図２，図３より、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際のクランク軸１１，および入力軸１２の運動方程式は下記（１），（２）式で表現できる。
ＩＥＧ ×（ｄＮＥ／ｄｔ）＝Ｔｅ − Ｔｃ・・・（１）
Ｔｉｎ＝Ｔｃ＋Ｇｍ × Ｔｍ・・・（２）
ここで、ＩＥＧはエンジン１およびクランク軸１１の回転慣性質量，Ｔｅはエンジン１のトルク，Ｔｃはクラッチ４の伝達トルクである。また、Ｔｉｎは入力軸１２まわりの駆動トルク、Ｇｍは前記ギア１９，３７から成る歯車列のギア比，Ｔｍはモータ３のトルクである。
【００２４】
次に、図４，図５，図６および図７を用いて、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際の本発明の制御装置における処理内容について説明する。
【００２５】
図４は、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際の制御を行うパワートレインＣ／Ｕ５内の制御ブロック図である。パワートレインＣ／Ｕ５は、車速センサにより検出された車速ＶＳＰと、アクセルペダル開度センサにより検出されたアクセルペダル開度ＡＰＳを入力する。また、パワートレインＣ／Ｕ５は、前記エンジンＣ／Ｕ６内で演算された推定エンジントルクＳＴＥＧと、エンジン回転数センサ（図示しない）により検出されたエンジン回転数ＮＥを入力する。さらに、入力軸回転センサ（図示しない）により検出された入力軸回転数ＮＩと、前記変速機Ｃ／Ｕ７内で現在のギア位置に基づいて演算されたギア比ＧＲを入力する。これらの信号は、各Ｃ／Ｕ間でＣＡＮなどの通信手段を用いて前記パワートレインＣ／Ｕ５に入力しても良いし、各センサにより検出した信号を前記パワートレインＣ／Ｕ５に直接的に入力しても良い。
【００２６】
次に、図５を用いて、目標駆動トルク演算部４０１の処理内容について説明する。
【００２７】
図５は、目標駆動トルク演算４０１の処理内容を示すフローチャートである。まず、処理５０１において、車速ＶＳＰを読み込み、処理５０２において、アクセルペダル開度ＡＰＳを読み込む。次に、処理５０３において、処理５０１，５０２で読み込まれた車速ＶＳＰ，アクセルペダル開度ＡＰＳから目標出力トルクＴＴＯＴが関数Ｆにより演算される。
ＴＴＯＴ＝Ｆ（ＶＳＰ，ＡＰＳ）・・・（３）
ここで、目標出力トルクＴＴＯＴは、運転者が要求する駆動力を出力軸１３まわりのトルクに換算した値である。なお、目標出力トルクＴＴＯＴは、パワートレインＣ／Ｕ５内に記憶された車速ＶＳＰ，アクセルペダル開度ＡＰＳに基づくマップにより演算しても良い。次に、処理５０４において、ギア比ＧＲを読み込み、処理５０５において、目標駆動トルクＴＴＩＮが（４）式にしたがい演算される。
ＴＴＩＮ＝ＴＴＯＴ／ＧＲ・・・（４）
ここで、目標駆動トルクＴＴＩＮは、運転者が要求する駆動力を入力軸１２まわりのトルクに換算した値である。
【００２８】
次に、図６を用いて、目標発進クラッチトルク演算部４０２の処理内容について説明する。
【００２９】
図６は、目標発進クラッチトルク演算部４０２の処理内容を示すフローチャートである。目標発進クラッチトルク演算部４０２は、前記クラッチ４の伝達トルクを制御するための目標発進クラッチトルクＴＴＳＣを演算する。パワートレインＣ／Ｕ５は演算された目標発進クラッチトルクＴＴＳＣを変速機Ｃ／Ｕ７に入力し、変速機Ｃ／Ｕ７は入力された目標発進クラッチトルクＴＴＳＣに基づいて前記クラッチ４の伝達トルクを制御する。クラッチ４の伝達トルクＴｃは、（１）式を変形することにより下記（１ａ）式で表現できる。
Ｔｃ＝Ｔｅ − ＩＥＧ ×（ｄＮＥ／ｄｔ）・・・（１ａ）
（１ａ）式において右辺第１項はエンジン１のトルクであり、第２項はエンジン１の慣性（イナーシャ）トルクである。したがって、（１ａ）に基づいて前記クラッチ４を制御することにより前記エンジン１のトルクを前記入力軸１２に伝達することが可能である。まず、処理６０１において、推定エンジントルクＳＴＥＧを読み込む。次に、処理６０２において、処理６０１で読み込まれた推定エンジントルクＳＴＥＧから関数Ｇにより発進クラッチ基本トルクＴＴＳＣＢＳが演算される。前記関数Ｇは、推定エンジントルクＳＴＥＧと前記エンジン１の実トルクとの誤差を補正する関数である。
ＴＴＳＣＢＳ＝Ｇ（ＳＴＥＧ）・・・（５）
次に、処理６０３において、エンジン回転数ＮＥを読み込み、処理６０４において入力軸回転数ＮＩを読み込む。次に、処理６０５において、処理６０３，処理６０４で読み込まれたエンジン回転数ＮＥ，入力軸回転数ＮＩから関数Ｈにより発進クラッチ慣性トルクＴＴＳＣＩＴが演算される。前記関数Ｈはエンジン回転数ＮＥ，入力軸回転数ＮＩに基づいて前記クラッチ４を締結する際のエンジン回転数の変化分を算出し、発進クラッチ慣性トルクＴＴＳＣＩＴを算出する関数である。
ＴＴＳＣＩＴ＝Ｈ（ＮＥ，ＮＩ）・・・（６）
次に、処理６０６において、処理６０２，処理６０５で演算された発進クラッチ基本トルクＴＴＳＣＢＳ，発進クラッチ慣性トルクＴＴＳＣＩＴから目標発進クラッチトルクＴＴＳＣが演算される。
ＴＴＳＣ＝ＴＴＳＣＢＳ − ＴＴＳＣＩＴ・・・（７）
【００３０】
次に、図７を用いて、目標駆動トルク配分部４０３の処理内容について説明する。
【００３１】
図７は、目標駆動トルク配分部４０３の処理内容を示すフローチャートである。目標駆動トルク配分部４０３は、前記エンジン１のトルクを制御するための目標エンジントルクＴＴＥＧを演算し、前記モータ３のトルクを制御するための目標モータトルクＴＴＭＧを演算する。パワートレインＣ／Ｕ５は演算された目標エンジントルクＴＴＥＧ，目標モータトルクＴＴＭＧをエンジンＣ／Ｕ６，モータＣ／Ｕ８に入力し、エンジンＣ／Ｕ６は入力された目標エンジントルクＴＴＥＧに基づいて前記エンジン１のトルクを制御し，モータＣ／Ｕは入力された目標モータトルクＴＴＭＧに基づいて前記モータ３のトルクを制御する。モータ３のトルクＴｍは、（２）式を変形することにより下記（２ａ）式で表現できる。
Ｔｍ＝（Ｔｉｎ − Ｔｃ）／Ｇｍ・・・（２ａ）
（２ａ）式においてＴｃはクラッチ４の伝達トルクであり、Ｔｉｎは入力軸１２まわりの駆動トルクである。したがって、（２ａ）式に基づいて前記モータ３を制御することにより前記入力軸１２まわりのトルクＴｉｎを制御することが可能である。まず、処理７０１において、目標駆動トルク演算部４０１で演算された目標駆動トルクＴＴＩＮを読み込む。次に、処理７０２において、目標エンジントルク前回値ＴＴＥＧ（ｎ−１）と目標駆動トルクＴＴＩＮの大小を比較し、目標エンジントルク前回値ＴＴＥＧ（ｎ−１）が目標駆動トルクＴＴＩＮよりも小さい場合には処理７０３に進み、それ以外のときは処理７０４に進む。処理７０３において、目標エンジントルクＴＴＥＧは、（８）式にしたがい算出される。
ＴＴＥＧ＝ＴＴＥＧ（ｎ−１）＋所定値・・・（８）
処理７０４において、目標エンジントルクは（９）式にしたがい算出される。
ＴＴＥＧ＝ＴＴＩＮ・・・（９）
通常、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える制御の開始時にはモータ３の駆動力のみで走行しており、目標エンジントルクＴＴＥＧにはゼロがセットされているため、上記処理７０２，７０３，７０４により目標エンジントルクＴＴＥＧはゼロから目標駆動トルクＴＴＩＮまでランプ状に上昇する。次に、処理７０５において、エンジン回転数ＮＥを読み込み、処理７０６において入力軸回転数ＮＩを読み込む。次に、処理７０７において、処理７０５，処理７０６で読み込まれたエンジン回転数ＮＥ，入力軸回転数ＮＩの回転数差を算出し、その絶対値が所定値よりも大きいか否かの判定を行い、前記クラッチ４のスリップ状態を判定する。回転数差が所定よりも大きい場合には前記クラッチ４がスリップしていると判定し、それ以外のときは前記クラッチ４が締結していると判定する。前記クラッチ４がスリップしていると判定された場合には、処理７０８において、目標発進クラッチトルク演算部４０２で演算された目標発進クラッチトルクＴＴＳＣを読み込み、処理７０９において、目標モータトルクＴＴＭＧが（１０）式にしたがい演算される。
ＴＴＭＧ＝（ＴＴＩＮ − ＴＴＳＣ）／Ｇｍ・・・（１０）
前記クラッチ４が締結していると判定された場合には、処理７１０において、目標モータトルクＴＴＭＧを速やかにゼロまで収束させる。
【００３２】
次に、図８，図９のタイムチャートを用いて、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際の制御方法について説明する。
【００３３】
図８は横軸時間に対し、縦軸は目標駆動トルクＴＴＩＮ，目標エンジントルクＴＴＥＧ，目標発進クラッチトルクＴＴＳＣ，目標モータトルクＴＴＭＧ，エンジン回転数ＮＥ，入力軸回転数ＮＩ，入力軸トルクＴｉｎが示されている。ただし、目標モータトルクＴＴＭＧはギア比Ｇｍを乗じ、入力軸１２まわりのトルクに換算した値を示している。実際の値に図のａ点において、運転者がブレーキペダルを離し、アクセルペダルを踏込み始め、目標駆動トルク演算部４０１により目標駆動トルクＴＴＩＮが演算される。発進時には前記モータ３の駆動力により走行するため、（１１）式にしたがい、目標駆動トルクＴＴＩＮに基づいて目標モータトルクＴＴＭＧを演算する。
ＴＴＭＧ＝ＴＴＩＮ／Ｇｍ・・・（１１）
パワートレインＣ／Ｕ５は演算された目標モータトルクＴＴＭＧをモータＣ／Ｕ８に入力し、モータＣ／Ｕ８は入力された目標モータトルクＴＴＭＧに基づいて前記モータ３を制御する。このように、発進時には前記モータ３の駆動力により走行することが可能である。前記モータ３の駆動力で走行中に、前記モータ３を駆動するバッテリ（図示しない）の残存容量が低下した場合や、運転者がアクセルペダルをさらに踏み込み、目標駆動トルクＴＴＩＮが増加して前記モータ３の駆動力のみでの走行が困難になった場合には、図のｂ点においてスタータ９によりエンジン１を始動する。図のｃ点において、エンジン回転数ＮＥが所定の回転数に収束してエンジン１の始動が完了するが、図のｂ点からｃ点の間は前記モータ３の駆動力による走行を継続する。図のｃ点で、前記エンジン１の始動が完了すると、前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える制御が開始され、図７で示した目標駆動トルク配分部４０３の処理内容にしたがい、目標エンジントルクＴＴＥＧを目標駆動トルクＴＴＩＮまでランプ状に増加させる。このとき、目標エンジントルクＴＴＩＮに若干遅れて推定エンジントルクＳＴＥＧが増加し、エンジン回転数ＮＥが増加する。そして、図６で示した目標発進クラッチトルク演算部４０２の処理内容にしたがい、推定エンジントルクＳＴＥＧ，エンジン回転数ＮＥおよび入力軸回転数ＮＩに基づいて目標発進クラッチトルクＴＴＳＣが演算され、目標発進クラッチトルクＴＴＳＣが増加する。目標発進クラッチトルクＴＴＳＣの増加にともない、前記クラッチ４の伝達トルクが増加し、前記エンジン１のトルクが前記入力軸１２に伝達される。目標発進クラッチトルクＴＴＳＣが増加すると、図７で示した目標駆動トルク配分部４０３の処理内容にしたがい、目標発進クラッチＴＴＳＣに基づいて目標モータトルクＴＴＭＧが演算され、目標モータトルクＴＴＭＧが減少する。その後、エンジン回転数ＮＥと入力軸回転数ＮＩの回転数差が徐々に減少し、図のｄ点において、前記クラッチ４が締結し、前記モータ３から前記エンジン１への切り換えが完了する。
【００３４】
以上説明したように、車速ＶＳＰとアクセルペダル開度ＡＰＳに基づいて目標駆動トルクＴＴＩＮを演算し、目標駆動トルクＴＴＩＮに基づいて目標エンジントルクＴＴＥＧを演算し、推定エンジントルクＳＴＥＧ，エンジン回転数ＮＥおよび入力軸回転数ＮＩに基づいて目標発進クラッチトルクＴＴＳＣを演算することにより、前記エンジン１および前記クラッチ４を制御して前記エンジン１のトルクを前記変速機構１００の入力軸１２に伝達することができる。さらに、目標駆動トルクＴＴＩＮと目標発進クラッチトルクＴＴＳＣに基づいて目標モータトルクＴＴＭＧを演算することにより、前記モータ３を制御して前記モータ３から前記エンジン１へ動力を切り換える際の、入力軸トルクＴｉｎを目標駆動トルクＴＴＩＮに追従させることができる。
【００３５】
図９は、機差ばらつきや補機類などの影響により、推定エンジントルクＳＴＥＧが目標エンジントルクＴＴＥＧに対して誤差が生じている場合のタイムチャートである。図８と同様、横軸時間に対し、縦軸は目標駆動トルクＴＴＩＮ，目標エンジントルクＴＴＥＧ，目標発進クラッチトルクＴＴＳＣ，目標モータトルクＴＴＭＧ，エンジン回転数ＮＥ，入力軸回転数ＮＩ，入力軸トルクＴｉｎが示されている。ただし、目標モータトルクＴＴＭＧはギア比Ｇｍを乗じ、入力軸１２まわりのトルクに換算した値を示している。また、運転状況も図８に示したものと同様である。図９では、機差ばらつきや補機類などの影響により、推定エンジントルクＳＴＥＧが目標エンジントルクＴＴＥＧに対して誤差が生じている。前記モータ３から前記エンジン１の動力に切り換える図のｃ点からｄ点の間は、推定エンジントルクＳＴＥＧに基づき目標発進クラッチトルクＴＴＳＣを演算されるため、上記誤差の影響により、目標発進クラッチトルクＴＴＳＣの値が小さくなっている。目標モータトルクＴＴＭＧは、目標発進クラッチトルクＴＴＳＣに基づいて演算されるため、図の点線部分において上記誤差を補正する値が演算される。よって、本発明の制御方法により前記モータ３から前記エンジン１の動力に切り換える図のｃ点からｄ点の間は、入力軸トルクＴｉｎを目標駆動トルクＴＴＩＮに追従させることができる。しかしながら、バッテリの残存容量が低下して切り換えが実行された場合には、切り換え完了後、すなわち図のｄ点以降において、前記モータ３のトルクをゼロに収束させる必要がある。このため、本発明の制御方法では、図７で示した目標駆動トルク配分部４０３の処理内容にしたがい、前記クラッチ４が締結していると判定された場合には、目標モータトルクＴＴＭＧをゼロまで収束させる。目標モータトルクＴＴＭＧをゼロまで収束させることにより、入力軸トルクＴｉｎは目標駆動トルクＴＴＩＮに追従しなくなるが、バッテリ残存容量の過剰な低下を未然に回避できる。
【００３６】
以上説明したように、エンジン回転数ＮＥおよび入力軸回転数ＮＩの回転数差に基づき、前記クラッチ４のスリップ状態を判定し、前記クラッチ４が締結している、あるいは締結状態に近い場合には、前記モータ３から前記エンジン１への動力切り換えが完了したと判定し、目標モータトルクＴＴＭＧをゼロまで収束させることで、バッテリ残存容量の過剰な低下を未然に回避できる。
【００３７】
図１０は本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車システムの構成である。エンジン１，クランク軸１１，クラッチ４，スタータ９，電子制御スロットル１０，ファイナルギア１４，車両駆動軸２，タイヤ３６に関しては図１に示したシステムと同様であるため、その説明を省略する。変速機構１０００は、一般に、無段変速機（ＣＶＴ：ＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙＶａｒｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）と呼ばれており、変速を無段階に行わせるための機構を有している。変速機構１０００の入力軸１００４にはドライブプーリ１００１が設けられており、出力軸１００５にはドリブンプーリ１００２が設けられている。前記変速機構１０００は、前記ドライブプーリ１００１と前記ドリブンプーリ１００２の間にかけられたＶベルト１００３を変速要素とし、前記Ｖベルト１００３に各プーリ上で軸力を加えて変速比を制御する。自動車用としては、前記ドライブプーリ１００１，前記ドリブンプーリ１００２，および前記Ｖベルト１００３の変速要素に加え、車両を発進させるクラッチ４，前後進切り換えのための機構（図示せず）を組み合せることが必要である。
【００３８】
また、前記変速機構１０００の入力軸１００４には、モータ１００６が取り付けられており、前記モータ１００６の駆動力により走行することが可能である。このとき、図の実線矢印で示すように、前記モータ１００６のトルク伝達経路は、モータ１００６→入力軸１００４→ドライブプーリ１００１→Ｖベルト１００３→ドリブンプーリ１００２→出力軸１００５となっており、前記モータ１００６のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。
【００３９】
さらに、前記モータ１００６の駆動力で走行中に前記エンジン１の駆動力に切り換える場合には、前記クラッチ４を締結させ、前記エンジン１のトルクを前記変速機構１０００に伝達する。このとき、図の点線矢印で示すように、前記エンジン１のトルク伝達経路は、エンジン１→クランク軸１１→クラッチ４→入力軸１００４→ドライブプーリ１００１→Ｖベルト１００３→ドリブンプーリ１００２→出力軸１００５となっており、前記エンジン１のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。
【００４０】
このように、図１０で示したシステムにおいても、エンジン１とモータ１００６の間に設けられたクラッチ４を締結・解放することにより前記エンジン１と前記モータ１００６を切り換えて車両を駆動することが可能であるため、本発明の制御装置および制御方法が適用できる。
【００４１】
図１１は本発明の他の実施形態に係るハイブリッド自動車システムの構成である。エンジン１，クランク軸１１，クラッチ４，スタータ９，電子制御スロットル１０，ファイナルギア１４，車両駆動軸２，タイヤ３６に関しては図１に示したシステムと同様であるため、その説明を省略する。
【００４２】
また、変速機構１１００は、図１におけるギア１９，モータ軸１８が削除され、出力軸１３にモータ３が取り付けられた構成となっており、前記モータ３の駆動力により走行することが可能である。その他の構成に関しては図１に示した変速機１００と同様であるため、その説明を省略する。前記モータ３の駆動力で走行する場合、図の実線矢印で示すように、前記モータ３のトルク伝達経路は、モータ３→出力軸１３となっており、前記モータ３のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。
【００４３】
さらに、前記モータ３の駆動力で走行中に前記エンジン１の駆動力に切り換える場合には、前記クラッチ４を締結させ、前記エンジン１のトルクを前記変速機構１１００に伝達する。このとき、図の点線矢印で示すように、前記エンジン１のトルク伝達経路は、エンジン１→クランク軸１１→クラッチ４→入力軸１２→ギア１５→ギア２０→ハブスリーブ２６→出力軸１３となり、前記エンジン１のトルクをタイヤ３６に伝達することが可能である。
【００４４】
このように、図１１で示したシステムにおいても、エンジン１と変速機構１１００、あるいはエンジン１とモータ３の間に設けられたクラッチ４を締結・解放することにより前記エンジン１と前記モータ３を切り換えて車両を駆動することが可能であるため、本発明の制御装置および制御方法が適用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エンジンとモータの間に設けられたクラッチを締結させて前記モータから前記エンジンへ動力を切り換える際に、前記エンジンの回転数と前記変速機構の入力軸の回転数に基づいて前記クラッチの伝達トルクを制御し、前記クラッチの伝達トルクに基づいて前記モータのトルクを制御することで動力切り換え時のトルク変動を解消することができる。
【００４６】
さらに、前記エンジンにジェネレータなどを設けることなく動力切り換え時のトルク変動を解消することができ、車両搭載性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動車システムの構成図を示す。
【図２】モータの駆動力により走行する場合の動作方法を示す。
【図３】エンジンの駆動力により走行する場合の動作方法を示す。
【図４】パワートレインＣ／Ｕ５内の制御ブロック図を示す。
【図５】目標駆動トルク演算部４０１の処理内容を示す。
【図６】目標発進クラッチ演算部４０２の処理内容を示す。
【図７】目標駆動トルク配分部４０３の処理内容を示す。
【図８】モータからエンジンへ駆動力を切り換える際のタイムチャートを示す。
【図９】推定エンジントルクに誤差が生じた場合のモータからエンジンへ駆動力を切り換える際のタイムチャートを示す。
【図１０】無段変速機（ＣＶＴ）を用いた場合の本発明の実施形態に係る自動車システムの構成図である。
【図１１】変速機構の出力軸にモータを接続した場合の本発明の実施形態に係る自動車システムの構成図である。
【符号の説明】
１エンジン
２車両駆動軸
３モータ
４クラッチ
５パワートレインＣ／Ｕ
６エンジンＣ／Ｕ
７変速機Ｃ／Ｕ
８モータＣ／Ｕ
１００変速機構[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control apparatus and a control method for a hybrid vehicle that drives a vehicle by switching an engine and a motor by engaging and releasing a clutch provided between an engine and a transmission mechanism or between an engine and a motor.
[0002]
[Prior art]
In hybrid vehicles that drive the vehicle by switching between the engine and the motor by engaging and disengaging the clutch provided between the engine and the transmission mechanism or between the engine and the motor, the efficiency deteriorates when the vehicle is driven by the driving force of the engine. In a low load area, for example, when starting, release the clutch and drive the vehicle only with the motor, engage the clutch when the vehicle speed increases to some extent, switch the drive source from the motor to the engine and drive the vehicle as follows. It is described in Patent Document 1.
[0003]
In Patent Document 1, a generator connected to an engine is provided, and when the drive source is switched from the motor to the engine, the torque of the engine is absorbed by the generator, and the clutch is engaged when the number of rotations of the motor and the engine match. Thus, torque fluctuation at the time of switching is suppressed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-348603
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the torque of the engine is absorbed by using the generator as described above, a generator having a torque capacity corresponding to the torque of the engine is required, and the generator is connected to the engine through a torque amplifying mechanism such as a pulley and a gear. There was a problem that the vehicle mountability deteriorated.
[0006]
The present invention has been made in view of such problems of the related art, and is a control apparatus for a hybrid vehicle that eliminates torque fluctuation when switching a drive source from a motor to an engine while performing relatively simple control. It is an object to provide a control method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is an engine, a speed change mechanism provided between the engine and a vehicle drive shaft, a motor connected to the speed change mechanism, and an engine and the speed change mechanism. A hybrid vehicle control device having a clutch provided between the engine or the motor and driving the vehicle by switching the engine and the motor by engaging and disengaging the clutch. When switching power from the engine to the engine, the transmission torque of the clutch is controlled based on the rotation speed of the engine and the rotation speed of the input shaft of the transmission mechanism, and the torque of the motor is controlled based on the transmission torque of the clutch. And a control unit for controlling the hybrid vehicle.
[0008]
Preferably, the control means sets a target driving torque based on a vehicle speed and an accelerator pedal opening, and sets a target torque of the motor based on a value obtained by subtracting a transmission torque of the clutch from the target driving torque. A control device for a hybrid vehicle.
[0009]
Preferably, the control device is a control device for a hybrid vehicle, wherein the target torque of the engine is set based on the target drive torque.
[0010]
One aspect of the present invention is an engine, a speed change mechanism provided between the engine and a vehicle drive shaft, a motor connected to the speed change mechanism, between the engine and the speed change mechanism, or between the engine and the engine. And a clutch provided between the motor and the motor. The method for controlling a hybrid vehicle that drives the vehicle by switching between the engine and the motor by engaging and disengaging the clutch, the method comprising: When switching, the transmission torque of the clutch is controlled based on the rotation speed of the engine and the rotation speed of the input shaft of the transmission mechanism, and the torque of the motor is controlled based on the transmission torque of the clutch. It is a control method.
[0011]
Preferably, a target drive torque is set based on a vehicle speed and an accelerator pedal opening, and a target torque of the motor is set based on a value obtained by subtracting a transmission torque of the clutch from the target drive torque. This is a method for controlling an automobile.
[0012]
Preferably, there is provided a control method for a hybrid vehicle, wherein a target torque of the engine is set based on the target drive torque.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a hybrid vehicle system according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes an engine, and 9 denotes a starter for starting the engine 1. In the engine 1, an intake air amount is controlled by an electronic control throttle 10 (comprising a throttle valve, a drive motor, and a throttle sensor) provided in an intake pipe (not shown), and a fuel amount corresponding to the air amount is supplied to the fuel injection device. (Not shown). Further, an ignition timing is determined from a signal such as an air-fuel ratio and an engine speed determined from the air amount and the fuel amount, and is ignited by an ignition device (not shown). The fuel injection device includes an intake port system in which fuel is injected into an intake port and an in-cylinder injection system in which fuel is directly injected into a cylinder. However, the operating range required by the engine (determined by engine torque and engine speed) It is desirable to select an engine of a type that can reduce fuel consumption and have good exhaust performance by comparing the two types of engines.
[0014]
The input shaft 12 of the transmission mechanism 100 is provided with a gear 17 having a meshing gear 31, a gear 39 having a meshing gear 32, the gear 17, and a hub sleeve 27 directly connecting the gear 39 and the input shaft 12. In addition, a stopper (not shown) is provided to prevent the gear 17 and the gear 39 from moving in the axial direction of the input shaft 12. Inside the hub sleeve 27, there are provided grooves (not shown) that engage with a plurality of grooves (not shown) of the input shaft 12, and the hub sleeve 27 is movable in the axial direction of the input shaft 12. However, the movement of the input shaft 12 in the rotation direction is restricted. Therefore, the torque of the input shaft 12 is transmitted to the hub sleeve 27. In order to transmit the torque of the input shaft 12 to the gear 17 and the gear 39, the hub sleeve 27 is moved in the axial direction of the input shaft 12, and the meshing gear 31 or the meshing gear 32 and It is necessary to connect the hub sleeve 27 directly. A clutch mechanism including the hub sleeve 27, the meshing gear 31, and the meshing gear 32 is called a meshing clutch (dog clutch), and transmits the torque of the input shaft 12 to the output shaft 13 with high efficiency. It is possible to reduce fuel consumption. The input shaft 12 is provided with gears 15, 16 and gears 37, 38, and the gears 15, 16 and the gears 37, 38 are provided fixed to the input shaft 12.
[0015]
The output shaft 13 of the speed change mechanism 100 is provided with a gear 20 having a meshing gear 29, a gear 21 having a meshing gear 30, the gear 20, and a hub sleeve 26 directly connecting the gear 21 and the output shaft 13. In addition, a stopper (not shown) is provided so that the gear 20 and the gear 21 do not move in the axial direction of the output shaft 13. The gear 20 and the gear 21 mesh with the gear 15 and the gear 16, respectively. Inside the hub sleeve 26, there are provided grooves (not shown) that engage with a plurality of grooves (not shown) of the output shaft 13, and the hub sleeve 26 is movable in the axial direction of the output shaft 13. However, the movement of the output shaft 13 in the rotation direction is restricted. Therefore, the torque of the hub sleeve 26 is transmitted to the output shaft 13. In order to transmit the torque of the gear 20 and the gear 21 to the output shaft 13, the hub sleeve 26 is moved in the axial direction of the output shaft 13, and the meshing gear 29 or the meshing gear 30 and It is necessary to directly connect to the hub sleeve 26. The output shaft 13 is provided with a gear 24 having a meshing gear 33, a gear 25 having a meshing gear 34, the gear 24, and a hub sleeve 28 directly connecting the gear 25 and the output shaft 13. A stopper (not shown) is provided so that the gear 24 and the gear 25 do not move in the axial direction of the output shaft 13. The gear 24 meshes with the gear 37, and the gear 25 is connected to the gear 38 via a reverse gear 35. A groove (not shown) is provided inside the hub sleeve 28 so as to mesh with a plurality of grooves (not shown) of the output shaft 13, and the hub sleeve 28 is movable in the axial direction of the output shaft 13. However, the movement of the output shaft 13 in the rotation direction is restricted. Therefore, the torque of the hub sleeve 28 is transmitted to the output shaft 13. To transmit the torque of the gear 24 and the gear 25 to the output shaft 13, the hub sleeve 28 is moved in the axial direction of the output shaft 13, and the meshing gear 33 or the meshing gear 34 and It is necessary to directly connect to the hub sleeve 28. Further, the output shaft 13 is provided with gears 22 and 23 fixed to the output shaft 13, and the gear 22 and the gear 23 are meshed with the gear 17 and the gear 39, respectively.
[0016]
A clutch 4 is interposed between the crankshaft 11 and the input shaft 12 of the engine 1, and power can be transmitted from the engine 1 to the input shaft 12 by engaging the clutch 4. By releasing the clutch 4, power transmission from the engine 1 to the input shaft 12 can be cut off. Generally, a dry single plate type friction clutch is used as the clutch 4, and the torque transmitted from the engine 1 to the input shaft 12 can be adjusted by adjusting the pressing force of the clutch 4. Further, any clutch that can adjust the transmitted torque, such as a wet multi-plate type friction clutch or an electromagnetic clutch, can be applied to the clutch 4. The clutch 4 is also used in a normal gasoline engine vehicle, and the vehicle can be started by gradually pressing the clutch 4.
[0017]
The output shaft 13 of the transmission mechanism 100 is provided with a final gear 14, and the final gear 14 and the tire 36 are connected via the vehicle drive shaft 2.
[0018]
A gear 19 is fixedly provided on the motor output shaft 18, and the gear 19 meshes with the gear 37. Therefore, it is possible to transmit the torque of the motor 3 to the input shaft 12.
[0019]
The engine 1 and the motor 3 are controlled by an engine C / U (control unit, the same applies hereinafter) 6 and a motor C / U 8, respectively. Further, the clutch 4 and the transmission mechanism 100 are controlled by a transmission C / U7. Various signals are input to the power train C / U 5 from an accelerator pedal opening sensor (not shown), a vehicle speed sensor, and the like, and the operating state of the engine 1, the motor 3, the clutch 4, and the speed change mechanism 100 (rotational speed, (Torque, gear ratio, etc.) are input, and based on these, the engine C / U 6, the motor C / U8, and the transmission C / U7 are totally controlled.
[0020]
Next, a method of operating the system when switching power from the motor 3 to the engine 1 will be described with reference to FIGS.
[0021]
FIG. 2 shows an operation method when the vehicle runs by the driving force of the motor 3. The gear train composed of the gears 15 and 20 is the first gear, the gear train composed of the gears 16 and 21 is the second gear, the gear train composed of the gears 17 and 22 is the third gear, and the gear train composed of the gears 39 and 23 is the fourth gear. Speed and a gear train composed of the gears 37 and 24 is assumed to be a fifth speed, and when starting by the driving force of the motor 3, the hub sleeve 26 is fastened to the meshing gear 29 and the clutch 4 is released. In this state, the torque of the motor 3 is generated on the positive side (forward direction). At this time, as indicated by the solid arrow in the figure, the torque transmission path of the motor 3 is as follows: motor 3 → motor output shaft 18 → gear 19 → gear 37 → input shaft 12 → gear 15 → gear 20 → hub sleeve 26 → output It becomes the shaft 13 and can transmit the torque of the motor 3 to the tire 36.
[0022]
FIG. 3 shows an operation method when the vehicle runs by the driving force of the engine 1. As shown in FIG. 2, when switching to the driving force of the engine 1 during driving with the driving force of the motor 3, the clutch 4 is engaged and the torque of the engine 1 is transmitted to the transmission mechanism 100. . At this time, as indicated by the solid arrows in the figure, the torque transmission path of the engine 1 is as follows: engine 1 → crankshaft 11 → clutch 4 → input shaft 12 → gear 15 → gear 20 → hub sleeve 26 → output shaft 13; The torque of the engine 1 can be transmitted to the tire 36. As described above, by engaging / disengaging the clutch 4 provided between the engine 1 and the speed change mechanism 100 or between the engine 1 and the motor 3, the engine 1 and the motor 3 are switched to switch the vehicle. Can be driven.
[0023]
2 and 3, the equations of motion of the crankshaft 11 and the input shaft 12 when the power is switched from the motor 3 to the engine 1 can be expressed by the following equations (1) and (2).
IEG × (dNE / dt) = Te−Tc (1)
Tin = Tc + Gm × Tm (2)
Here, IEG is the rotational inertial mass of the engine 1 and the crankshaft 11, Te is the torque of the engine 1, and Tc is the transmission torque of the clutch 4. Tin is the driving torque around the input shaft 12, Gm is the gear ratio of the gear train composed of the gears 19 and 37, and Tm is the torque of the motor 3.
[0024]
Next, processing contents in the control device of the present invention when switching power from the motor 3 to the engine 1 will be described with reference to FIGS. 4, 5, 6, and 7. FIG.
[0025]
FIG. 4 is a control block diagram in the power train C / U 5 that performs control when switching power from the motor 3 to the engine 1. The power train C / U 5 receives the vehicle speed VSP detected by the vehicle speed sensor and the accelerator pedal opening APS detected by the accelerator pedal opening sensor. Further, the power train C / U5 receives the estimated engine torque STEG calculated in the engine C / U6 and the engine speed NE detected by an engine speed sensor (not shown). Further, an input shaft rotation speed NI detected by an input shaft rotation sensor (not shown) and a gear ratio GR calculated based on a current gear position in the transmission C / U 7 are input. These signals may be input to the power train C / U 5 between the respective C / Us using communication means such as CAN, or the signals detected by the respective sensors may be directly sent to the power train C / U 5. You can enter it.
[0026]
Next, the processing contents of the target drive torque calculation unit 401 will be described with reference to FIG.
[0027]
FIG. 5 is a flowchart showing the processing contents of the target drive torque calculation 401. First, in step 501, the vehicle speed VSP is read, and in step 502, the accelerator pedal opening APS is read. Next, in process 503, a target output torque TTOT is calculated by a function F from the vehicle speed VSP and the accelerator pedal opening APS read in processes 501 and 502.
TTOT = F (VSP, APS) (3)
Here, the target output torque TTOT is a value obtained by converting the driving force required by the driver into a torque around the output shaft 13. Note that the target output torque TTOT may be calculated using a map based on the vehicle speed VSP and the accelerator pedal opening APS stored in the power train C / U5. Next, in step 504, the gear ratio GR is read, and in step 505, the target drive torque TTIN is calculated according to equation (4).
TTIN = TTOT / GR (4)
Here, the target driving torque TTIN is a value obtained by converting a driving force required by the driver into a torque around the input shaft 12.
[0028]
Next, the processing content of the target starting clutch torque calculation unit 402 will be described with reference to FIG.
[0029]
FIG. 6 is a flowchart showing the processing performed by the target starting clutch torque calculation unit 402. The target starting clutch torque calculating section 402 calculates a target starting clutch torque TTSC for controlling the transmission torque of the clutch 4. The power train C / U5 inputs the calculated target starting clutch torque TTSC to the transmission C / U7, and the transmission C / U7 controls the transmission torque of the clutch 4 based on the input target starting clutch torque TTSC. . The transmission torque Tc of the clutch 4 can be expressed by the following equation (1a) by modifying the equation (1).
Tc = Te−IEG × (dNE / dt) (1a)
In the equation (1a), the first term on the right side is the torque of the engine 1, and the second term is the inertia (inertia) torque of the engine 1. Therefore, it is possible to transmit the torque of the engine 1 to the input shaft 12 by controlling the clutch 4 based on (1a). First, in a process 601, the estimated engine torque STEG is read. Next, in a process 602, a starting clutch basic torque TTSCBS is calculated by a function G from the estimated engine torque STEG read in the process 601. The function G is a function for correcting an error between the estimated engine torque STEG and the actual torque of the engine 1.
TTSCBS = G (STEG) (5)
Next, in step 603, the engine speed NE is read, and in step 604, the input shaft speed NI is read. Next, in a process 605, a starting clutch inertia torque TTSCIT is calculated by a function H from the engine speed NE and the input shaft speed NI read in the processes 603 and 604. The function H is a function that calculates a change in the engine speed when the clutch 4 is engaged based on the engine speed NE and the input shaft speed NI, and calculates the starting clutch inertia torque TTSCIT.
TTSCIT = H (NE, NI) (6)
Next, in step 606, the target starting clutch torque TTSC is calculated from the starting clutch basic torque TTSCBS and the starting clutch inertia torque TTSCIT calculated in steps 602 and 605.
TTSC = TTSCBS-TTSCIT (7)
[0030]
Next, processing contents of the target driving torque distribution unit 403 will be described with reference to FIG.
[0031]
FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of the target drive torque distribution unit 403. The target drive torque distribution unit 403 calculates a target engine torque TTEG for controlling the torque of the engine 1 and calculates a target motor torque TTMG for controlling the torque of the motor 3. The power train C / U5 inputs the calculated target engine torque TTEG and the target motor torque TTMG to the engine C / U6 and the motor C / U8, and the engine C / U6 receives the engine 1 based on the input target engine torque TTEG. And the motor C / U controls the torque of the motor 3 based on the input target motor torque TTMG. The torque Tm of the motor 3 can be expressed by the following equation (2a) by modifying the equation (2).
Tm = (Tin−Tc) / Gm (2a)
In the equation (2a), Tc is the transmission torque of the clutch 4, and Tin is the driving torque around the input shaft 12. Therefore, it is possible to control the torque Tin around the input shaft 12 by controlling the motor 3 based on the equation (2a). First, in a process 701, the target drive torque TTIN calculated by the target drive torque calculator 401 is read. Next, in processing 702, the magnitude of the previous target engine torque value TTEG (n-1) is compared with the magnitude of the target drive torque TTIN. If the previous target engine torque value TTEG (n-1) is smaller than the target drive torque TTIN, Proceeds to processing 703, otherwise proceeds to processing 704. In step 703, the target engine torque TTEG is calculated according to the equation (8).
TTEG = TTEG (n-1) + predetermined value (8)
In step 704, the target engine torque is calculated according to equation (9).
TTEG = TTIN (9)
Normally, at the start of the control for switching the power from the motor 3 to the engine 1, the vehicle runs only with the driving force of the motor 3, and the target engine torque TTEG is set to zero. As a result, the target engine torque TTEG rises from zero to the target drive torque TTIN in a ramp shape. Next, in step 705, the engine speed NE is read, and in step 706, the input shaft speed NI is read. Next, in a process 707, a difference between the engine speed NE and the input shaft speed NI read in the processes 705 and 706 is calculated, and it is determined whether or not the absolute value is larger than a predetermined value. Then, the slip state of the clutch 4 is determined. If the rotational speed difference is larger than a predetermined value, it is determined that the clutch 4 is slipping, and otherwise, it is determined that the clutch 4 is engaged. If it is determined that the clutch 4 is slipping, the target starting clutch torque TTSC calculated by the target starting clutch torque calculating section 402 is read in step 708, and the target motor torque TTMG is set to (10) in step 709. ) Is calculated according to the expression.
TTMG = (TTIN−TTSC) / Gm (10)
If it is determined that the clutch 4 is engaged, in step 710, the target motor torque TTMG is promptly converged to zero.
[0032]
Next, a control method for switching power from the motor 3 to the engine 1 will be described with reference to the time charts of FIGS.
[0033]
In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents target drive torque TTIN, target engine torque TTEG, target start clutch torque TTSC, target motor torque TTMG, engine speed NE, input shaft speed NI, and input shaft torque Tin. Have been. However, the target motor torque TTMG is a value obtained by multiplying the gear ratio Gm and converting the torque around the input shaft 12. The driver releases the brake pedal and starts to depress the accelerator pedal at the point a in the figure to the actual value, and the target drive torque calculation unit 401 calculates the target drive torque TTIN. At the time of starting, the vehicle travels by the driving force of the motor 3, so that the target motor torque TTMG is calculated based on the target driving torque TTIN according to the equation (11).
TTMG = TTIN / Gm (11)
The power train C / U5 inputs the calculated target motor torque TTMG to the motor C / U8, and the motor C / U8 controls the motor 3 based on the input target motor torque TTMG. As described above, it is possible to travel by the driving force of the motor 3 at the time of starting. If the remaining capacity of a battery (not shown) for driving the motor 3 decreases during driving with the driving force of the motor 3 or the driver further depresses an accelerator pedal, the target driving torque TTIN increases and the motor 3 If it becomes difficult to run only with the driving force of No. 3, the engine 1 is started by the starter 9 at point b in the drawing. At the point c in the figure, the engine speed NE converges to the predetermined number of revolutions, and the start of the engine 1 is completed. However, the driving by the motor 3 continues from the point b to the point c in the figure. When the start of the engine 1 is completed at the point c in the drawing, control for switching the power from the motor 3 to the engine 1 is started, and the target engine torque distribution unit 403 shown in FIG. The torque TTEG is ramped up to the target drive torque TTIN. At this time, the estimated engine torque STEG increases slightly behind the target engine torque TTIN, and the engine speed NE increases. Then, according to the processing contents of the target start clutch torque calculation section 402 shown in FIG. 6, the target start clutch torque TTSC is calculated based on the estimated engine torque STEG, the engine speed NE and the input shaft speed NI, and the target start clutch The torque TTSC increases. As the target starting clutch torque TTSC increases, the transmission torque of the clutch 4 increases, and the torque of the engine 1 is transmitted to the input shaft 12. When the target start clutch torque TTSC increases, the target motor torque TTMG is calculated based on the target start clutch TTSC and the target motor torque TTMG decreases according to the processing contents of the target drive torque distribution unit 403 shown in FIG. Thereafter, the difference between the engine speed NE and the input shaft speed NI gradually decreases, and at a point d in the figure, the clutch 4 is engaged, and the switching from the motor 3 to the engine 1 is completed.
[0034]
As described above, the target drive torque TTIN is calculated based on the vehicle speed VSP and the accelerator pedal opening APS, the target engine torque TTEG is calculated based on the target drive torque TTIN, and the estimated engine torque STEG, the engine speed NE and By calculating the target starting clutch torque TTSC based on the input shaft speed NI, the engine 1 and the clutch 4 can be controlled to transmit the torque of the engine 1 to the input shaft 12 of the transmission mechanism 100. . Further, by calculating the target motor torque TTMG based on the target drive torque TTIN and the target starting clutch torque TTSC, the input shaft torque Tin when controlling the motor 3 and switching the power from the motor 3 to the engine 1 is calculated. Can follow the target drive torque TTIN.
[0035]
FIG. 9 is a time chart in a case where the estimated engine torque STEG has an error with respect to the target engine torque TTEG due to the influence of the machine difference variation and the accessories. 8, the vertical axis represents the target drive torque TTIN, the target engine torque TTEG, the target starting clutch torque TTSC, the target motor torque TTMG, the engine speed NE, the input shaft speed NI, and the input shaft torque Tin with respect to the horizontal axis time. It is shown. However, the target motor torque TTMG is a value obtained by multiplying the gear ratio Gm and converting the torque around the input shaft 12. The driving situation is the same as that shown in FIG. In FIG. 9, an error occurs in the estimated engine torque STE G with respect to the target engine torque T TEG due to the influence of machine differences and accessories. During the period from the point c to the point d in the drawing in which the motor 3 is switched to the power of the engine 1, the target start clutch torque TTSC is calculated based on the estimated engine torque STEG. Is smaller. Since the target motor torque TTMG is calculated based on the target starting clutch torque TTSC, a value for correcting the error is calculated in a dotted line portion in the drawing. Therefore, the input shaft torque Tin can be made to follow the target drive torque TTIN during the period from the point c to the point d in the drawing in which the motor 3 is switched to the power of the engine 1 by the control method of the present invention. However, when the switching is executed due to a decrease in the remaining capacity of the battery, the torque of the motor 3 needs to converge to zero after the switching is completed, that is, after point d in the drawing. Therefore, according to the control method of the present invention, when it is determined that the clutch 4 is engaged according to the processing contents of the target drive torque distribution unit 403 shown in FIG. 7, the target motor torque TTMG is reduced to zero. Let it converge. By converging the target motor torque TTMG to zero, the input shaft torque Tin does not follow the target drive torque TTIN, but an excessive decrease in the remaining battery capacity can be avoided.
[0036]
As described above, the slip state of the clutch 4 is determined based on the difference between the engine speed NE and the input shaft speed NI, and if the clutch 4 is engaged or is close to the engaged state. By judging that the power switching from the motor 3 to the engine 1 has been completed and converging the target motor torque TTMG to zero, an excessive decrease in the remaining battery capacity can be avoided.
[0037]
FIG. 10 shows a configuration of a hybrid vehicle system according to another embodiment of the present invention. The engine 1, the crankshaft 11, the clutch 4, the starter 9, the electronic control throttle 10, the final gear 14, the vehicle drive shaft 2, and the tire 36 are the same as those in the system shown in FIG. The transmission mechanism 1000 is generally called a continuously variable transmission (CVT), and has a mechanism for performing a stepless speed change. A drive pulley 1001 is provided on the input shaft 1004 of the speed change mechanism 1000, and a driven pulley 1002 is provided on the output shaft 1005. The speed change mechanism 1000 uses a V-belt 1003 applied between the drive pulley 1001 and the driven pulley 1002 as a speed-change element, and applies an axial force to the V-belt 1003 on each pulley to control a speed ratio. For an automobile, in addition to the drive pulley 1001, the driven pulley 1002 and the V-belt 1003, the clutch 4 for starting the vehicle and a mechanism for switching between forward and backward (not shown) may be combined. is necessary.
[0038]
Further, a motor 1006 is attached to the input shaft 1004 of the transmission mechanism 1000, and the vehicle can run by the driving force of the motor 1006. At this time, as shown by the solid arrow in the figure, the torque transmission path of the motor 1006 is: motor 1006 → input shaft 1004 → drive pulley 1001 → V belt 1003 → driven pulley 1002 → output shaft 1005. It is possible to transmit 1006 torque to the tire 36.
[0039]
Further, when switching to the driving force of the engine 1 during running with the driving force of the motor 1006, the clutch 4 is engaged and the torque of the engine 1 is transmitted to the transmission mechanism 1000. At this time, as indicated by the dotted arrow in the figure, the torque transmission path of the engine 1 is as follows: engine 1 → crankshaft 11 → clutch 4 → input shaft 1004 → drive pulley 1001 → V belt 1003 → driven pulley 1002 → output shaft 1005 It is possible to transmit the torque of the engine 1 to the tire 36.
[0040]
As described above, also in the system shown in FIG. 10, the vehicle can be driven by switching the engine 1 and the motor 1006 by engaging and releasing the clutch 4 provided between the engine 1 and the motor 1006. Therefore, the control device and the control method of the present invention can be applied.
[0041]
FIG. 11 shows a configuration of a hybrid vehicle system according to another embodiment of the present invention. The engine 1, the crankshaft 11, the clutch 4, the starter 9, the electronic control throttle 10, the final gear 14, the vehicle drive shaft 2, and the tire 36 are the same as those in the system shown in FIG.
[0042]
Further, the transmission mechanism 1100 has a configuration in which the gear 19 and the motor shaft 18 in FIG. 1 are omitted, and the motor 3 is attached to the output shaft 13, and can run by the driving force of the motor 3. . Other configurations are the same as those of the transmission 100 shown in FIG. 1, and thus description thereof will be omitted. When the vehicle runs with the driving force of the motor 3, the torque transmission path of the motor 3 is from the motor 3 to the output shaft 13 as shown by a solid line arrow in FIG. It is possible to do.
[0043]
Further, when switching to the driving force of the engine 1 during running with the driving force of the motor 3, the clutch 4 is engaged and the torque of the engine 1 is transmitted to the transmission mechanism 1100. At this time, as shown by the dotted arrow in the figure, the torque transmission path of the engine 1 is as follows: engine 1 → crankshaft 11 → clutch 4 → input shaft 12 → gear 15 → gear 20 → hub sleeve 26 → output shaft 13; The torque of the engine 1 can be transmitted to the tire 36.
[0044]
As described above, also in the system shown in FIG. 11, the engine 1 and the motor 3 are switched by engaging and releasing the clutch 1 provided between the engine 1 and the transmission mechanism 1100 or the engine 1 and the motor 3. Therefore, the control device and control method of the present invention can be applied.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the clutch provided between the engine and the motor is engaged to switch the power from the motor to the engine, the rotation speed of the engine and the input shaft of the transmission mechanism are changed. By controlling the transmission torque of the clutch on the basis of the rotation speed of the motor and controlling the torque of the motor on the basis of the transmission torque of the clutch, torque fluctuations at the time of power switching can be eliminated.
[0046]
Furthermore, torque fluctuation at the time of power switching can be eliminated without providing a generator or the like in the engine, so that the vehicle mountability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration diagram of an automobile system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows an operation method in a case where the vehicle travels by a driving force of a motor.
FIG. 3 shows an operation method when the vehicle runs by the driving force of an engine.
FIG. 4 shows a control block diagram in the power train C / U5.
FIG. 5 shows processing contents of a target drive torque calculation unit 401.
FIG. 6 shows processing contents of a target start clutch calculating unit 402.
FIG. 7 shows processing contents of a target drive torque distribution unit 403.
FIG. 8 shows a time chart when the driving force is switched from the motor to the engine.
FIG. 9 shows a time chart when the driving force is switched from the motor to the engine when an error occurs in the estimated engine torque.
FIG. 10 is a configuration diagram of an automobile system according to an embodiment of the present invention when a continuously variable transmission (CVT) is used.
FIG. 11 is a configuration diagram of an automobile system according to an embodiment of the present invention when a motor is connected to an output shaft of a transmission mechanism.
[Explanation of symbols]
1 engine
2 Vehicle drive shaft
3 Motor
4 clutch
5 Powertrain C / U
6 Engine C / U
7 Transmission C / U
8 Motor C / U
100 speed change mechanism

Claims

An engine, a transmission mechanism provided between the engine and the vehicle drive shaft, a motor connected to the transmission mechanism, and a motor provided between the engine and the transmission mechanism or between the engine and the motor. A control device for a hybrid vehicle having a clutch and driving the vehicle by switching the engine and the motor by engaging and disengaging the clutch;
When switching power from the motor to the engine, the transmission torque of the clutch is controlled based on the rotation speed of the engine and the rotation speed of the input shaft of the transmission mechanism, and the motor is controlled based on the transmission torque of the clutch. A control device for a hybrid vehicle, comprising: control means for controlling torque.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 1,
The control means sets a target drive torque based on a vehicle speed and an accelerator pedal opening, and sets a target torque of the motor based on a value obtained by subtracting a transmission torque of the clutch from the target drive torque. Hybrid vehicle control device.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 2,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the control means sets a target torque of the engine based on the target drive torque.

An engine, a transmission mechanism provided between the engine and the vehicle drive shaft, a motor connected to the transmission mechanism, and a motor provided between the engine and the transmission mechanism or between the engine and the motor. A control method for a hybrid vehicle that has a clutch and switches the engine and the motor by engaging and disengaging the clutch to drive the vehicle.
When switching power from the motor to the engine, the transmission torque of the clutch is controlled based on the rotation speed of the engine and the rotation speed of the input shaft of the transmission mechanism, and the motor is controlled based on the transmission torque of the clutch. A hybrid vehicle control method for controlling torque.

The control method for a hybrid vehicle according to claim 4,
A hybrid vehicle control method comprising: setting a target driving torque based on a vehicle speed and an accelerator pedal opening; and setting a target torque of the motor based on a value obtained by subtracting the transmission torque of the clutch from the target driving torque. Method.

The control method for a hybrid vehicle according to claim 5,
A method for controlling a hybrid vehicle, comprising setting a target torque of the engine based on the target drive torque.