JP2008013026A - Motor rotation control device for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジン以外にモータ/ジェネレータからの動力によっても走行することができ、モータ/ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行(EV)モードと、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力により走行可能なハイブリッド走行(HEV)モードとを有するハイブリッド車両に関し、特に、
モータ/ジェネレータの回転数制御を好適な応答で行わせるためのモータ回転制御装置に関するものである。
The present invention can be driven not only by the engine but also by the power from the motor / generator, in the electric travel (EV) mode in which the vehicle travels only by the power from the motor / generator, and by the power from both the engine and the motor / generator. Regarding hybrid vehicles having a hybrid running (HEV) mode capable of running,
The present invention relates to a motor rotation control device for controlling the rotation speed of a motor / generator with a suitable response.
上記のようなハイブリッド車両に用いるハイブリッド駆動装置としては従来、様々な型式のものが提案されているが、そのうちの1つとして、特許文献1に記載のごときものが知られている。
このハイブリッド駆動装置は、エンジン回転を変速機に向かわせる軸に結合して、これらエンジンおよび変速機間にモータ/ジェネレータを具え、エンジンおよびモータ/ジェネレータ間を切り離し可能に結合する第1クラッチを有すると共に、モータ/ジェネレータおよび変速機出力軸間を切り離し可能に結合する第2クラッチをトルクコンバータの代わりに有した構成になるものである。
Conventionally, various types of hybrid drive apparatuses used in the hybrid vehicle as described above have been proposed. As one of them, the one described in
The hybrid drive device includes a first clutch that is coupled to a shaft that directs engine rotation to a transmission, includes a motor / generator between the engine and the transmission, and that removably couples the engine and the motor / generator. In addition, instead of the torque converter, the motor / generator and the transmission output shaft are detachably coupled to each other.
かかるハイブリッド駆動装置を具えたハイブリッド車両は、エンジンを停止し、第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結する場合、モータ/ジェネレータからの動力のみにより走行する電気走行(EV)モードとなり、第1クラッチおよび第2クラッチをともに締結する場合、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力により走行可能なハイブリッド走行(HEV)モードとなり得る。 When a hybrid vehicle having such a hybrid drive device stops the engine, disengages the first clutch and engages the second clutch, the hybrid vehicle enters an electric travel (EV) mode in which the vehicle travels only by the power from the motor / generator, When both the first clutch and the second clutch are engaged, a hybrid running (HEV) mode capable of running with power from both the engine and the motor / generator can be set.
かかるハイブリッド車両において、モータ/ジェネレータの回転数を制御する際は、一般的に外乱オブザーバを用いてモータ回転数を指令値に一致させるようフィードバック制御するのが普通である。
かかるモータ回転数のフィードバック制御にあっては、モータ回転数の指令値に対する追従応答(本明細書では指令値追従応答と言う)およびモータ回転数の外乱に対する抑制応答(本明細書では外乱抑制応答と言う)とも、速い応答であるのが好ましい。
In such a hybrid vehicle, when controlling the rotational speed of the motor / generator, generally, feedback control is performed using a disturbance observer so that the motor rotational speed matches the command value.
In such feedback control of the motor speed, a follow-up response to the command value of the motor speed (referred to as a command value follow-up response in this specification) and a suppression response to a disturbance in the motor speed (in this specification, a disturbance suppression response). However, a fast response is preferable.
しかし、かように指令値追従応答および外乱抑制応答を共に速い応答にするしようとすると、個々の制御ループのゲインを上げる必要があって、ループの発散に対するマージンを減じてしまうこととなり、制御の発散に関する問題を生ずる。
そこで通常は、ループの発散に対するゲインマージンを確保できるループゲインとなる範囲内で、要求される性能考慮し指令値追従応答の速度(時定数)および外乱抑制応答の速度(時定数)をそれぞれ所定のバランス下に固定するのが一般的である。
Therefore, usually, the command value tracking response speed (time constant) and the disturbance suppression response speed (time constant) are determined in consideration of the required performance within the range of the loop gain that can secure a gain margin for loop divergence. Generally, it is fixed under the balance.
ところで、ハイブリッド車両においてモータ/ジェネレータの回転数制御に当たり、上記のごとく指令値追従応答の速度(時定数)および外乱抑制応答の速度(時定数)をそれぞれ所定のバランス下に固定するのでは、以下に説明する問題を生ずる。 By the way, when controlling the rotational speed of the motor / generator in a hybrid vehicle, the speed of the command value following response (time constant) and the speed of the disturbance suppression response (time constant) are each fixed under a predetermined balance as described above. This causes the problem described below.
つまり、ハイブリッド車両のモータ回転数制御においては、このモータ回転数制御が必要になった状況ごとに、指令値追従応答の速度よりも外乱抑制応答の速度を優先させるべきであったり、逆に外乱抑制応答の速度よりも指令値追従応答の速度を優先させるべきであるというように千差万別である。
それにもかかわらず上記のごとく指令値追従応答の速度および外乱抑制応答の速度をそれぞれ所定のバランス下に固定するのでは、指令値追従応答の速度および外乱抑制応答の速度が、状況に応じた適切なものであり得ず、これらで決まる制御応答が要求通りのものでない、という問題を生ずる。
In other words, in the motor speed control of a hybrid vehicle, the speed of the disturbance suppression response should be given priority over the speed of the command value follow-up response for each situation where the motor speed control is necessary. The speed of the command value follow-up response should be given priority over the speed of the suppression response.
Nevertheless, as described above, the speed of the command value following response and the speed of the disturbance suppression response are each fixed within a predetermined balance. The problem is that the control response determined by these cannot be as required.
本発明は、指令値追従応答の速度および外乱抑制応答の速度を、状況に応じた適切なものにし得るよう変更可能にして、上記の問題を解消したハイブリッド車両のモータ回転制御装置を提案することを目的とする。 The present invention proposes a motor rotation control device for a hybrid vehicle in which the speed of the command value follow-up response and the speed of the disturbance suppression response can be changed so as to be appropriate according to the situation, and the above problem is solved. With the goal.
この目的のため、本発明によるハイブリッド車両のモータ回転制御装置は、請求項1に記載した以下の構成とする。
先ず、前提となるハイブリッド車両を説明するに、これは、
動力源としてエンジンおよびモータ/ジェネレータを具え、
モータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを有し、
前記モータ/ジェネレータの回転数制御に際しては、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数により決まる所定の制御応答でモータ/ジェネレータの回転数を回転数指令値に一致させるようにしたものである。
For this purpose, the motor rotation control device for a hybrid vehicle according to the present invention has the following configuration described in
First, to explain the premise hybrid vehicle,
With engine and motor / generator as power source,
It has an electric travel mode based only on the power from the motor / generator and a hybrid travel mode based on the power from both the engine and the motor / generator,
When controlling the rotational speed of the motor / generator, the rotational speed of the motor / generator matches the rotational speed command value with a predetermined control response determined by the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response. It is.
本発明は、かかるハイブリッド車両において、
モータ/ジェネレータの回転数制御に関するゲインマージンを所定値に保ちながら、上記指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数を目標性能に応じて変更するよう構成した点に特徴づけられる。
The present invention relates to such a hybrid vehicle,
It is characterized in that the time constant related to the command value following response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed according to the target performance while maintaining the gain margin related to the rotational speed control of the motor / generator at a predetermined value.
上記した本発明によるハイブリッド車両のモータ回転制御装置によれば、
モータ/ジェネレータの回転数制御に関するゲインマージンを所定値に保ちながら、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数を目標性能に応じて変更するため、以下の作用効果が奏し得られる。
According to the above-described motor rotation control device for a hybrid vehicle according to the present invention,
Since the time constant related to the command value follow-up response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed according to the target performance while keeping the gain margin related to the rotational speed control of the motor / generator at a predetermined value, the following effects can be obtained.
先ず、ゲインマージンを所定値に保つことから、ループの発散に対するマージンを減じてしまうことがなく、制御の発散に関する問題を生じない。
また、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数を目標性能に応じて変更するため、
指令値追従応答速度および外乱抑制応答速度を、状況ごとの目標性能に応じた適切なものに変更し得ることとなり、これらで決まる制御応答を常に要求通りのものにすることができる。
First, since the gain margin is maintained at a predetermined value, the margin for the divergence of the loop is not reduced, and the problem relating to the divergence of the control does not occur.
In addition, in order to change the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response according to the target performance,
The command value follow-up response speed and the disturbance suppression response speed can be changed to appropriate values according to the target performance for each situation, and the control response determined by these can always be as required.
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明のモータ回転制御装置を適用可能なハイブリッド駆動装置を具えたフロントエンジン・リヤホイールドライブ式ハイブリッド車両のパワートレーンを示し、1はエンジン、2は駆動車輪(後輪)である。
図1に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいては、通常の後輪駆動車と同様にエンジン1の車両前後方向後方に自動変速機3をタンデムに配置し、エンジン1(クランクシャフト1a)からの回転を自動変速機3の入力軸3aへ伝達する軸4に結合してモータ/ジェネレータ5を設ける。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on examples shown in the drawings.
FIG. 1 shows a power train of a front engine / rear wheel drive hybrid vehicle equipped with a hybrid drive device to which the motor rotation control device of the present invention can be applied, where 1 is an engine and 2 is a drive wheel (rear wheel). .
In the power train of the hybrid vehicle shown in FIG. 1, the
モータ/ジェネレータ5は、モータとして作用したり、ジェネレータ(発電機)として作用するもので、エンジン1および自動変速機3間に配置する。
このモータ/ジェネレータ5およびエンジン1間に、より詳しくは、軸4とエンジンクランクシャフト1aとの間に第1クラッチ6を介挿し、この第1クラッチ6によりエンジン1およびモータ/ジェネレータ5間を切り離し可能に結合する。
ここで第1クラッチ6は、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
The motor /
More specifically, a
Here, the
モータ/ジェネレータ5および自動変速機3間に、より詳しくは、軸4と変速機入力軸3aとの間に第2クラッチ7を介挿し、この第2クラッチ7によりモータ/ジェネレータ5および自動変速機3間を切り離し可能に結合する。
第2クラッチ7も第1クラッチ6と同様、伝達トルク容量を連続的に変更可能なものとし、例えば、比例ソレノイドでクラッチ作動油流量およびクラッチ作動油圧を連続的に制御して伝達トルク容量を変更可能な湿式多板クラッチで構成する。
More specifically, a second clutch 7 is inserted between the motor /
Similarly to the
自動変速機3は、2003年1月、日産自動車(株)発行「スカイライン新型車(CV35型車)解説書」第C−9頁〜第C−22頁に記載されたと同じものとし、複数の摩擦要素(クラッチやブレーキ等)を選択的に締結したり解放することで、これら摩擦要素の締結・解放組み合わせにより伝動系路(変速段)を決定するものとする。
従って自動変速機3は、入力軸3aからの回転を選択変速段に応じたギヤ比で変速して出力軸3bに出力する。
この出力回転は、ディファレンシャルギヤ装置8により左右後輪2へ分配して伝達され、車両の走行に供される。
但し自動変速機3は、上記したような有段式のものに限られず、無段変速機であってもよいのは言うまでもない。
The
Therefore, the
This output rotation is distributed and transmitted to the left and right
However, it goes without saying that the
上記した図1のパワートレーンにおいては、停車状態からの発進時などを含む低負荷・低車速時に用いられる電気走行(EV)モードが要求される場合、第1クラッチ6を解放し、第2クラッチ7を締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。
In the power train of FIG. 1 described above, the
この状態でモータ/ジェネレータ5を駆動すると、当該モータ/ジェネレータ5からの出力回転のみが変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をモータ/ジェネレータ5のみによって電気走行(EV走行)させることができる。
When the motor /
Then, the rotation from the
高速走行時や大負荷走行時などで用いられるハイブリッド走行(HEV走行)モードが要求される場合、第1クラッチ6および第2クラッチ7をともに締結し、自動変速機3を動力伝達状態にする。
この状態では、第1クラッチ6の締結により始動されたエンジン1からの出力回転、または、エンジン1からの出力回転およびモータ/ジェネレータ5からの出力回転の双方が変速機入力軸3aに達することとなり、自動変速機3が当該入力軸3aへの回転を、選択中の変速段に応じ変速して、変速機出力軸3bより出力する。
変速機出力軸3bからの回転はその後、ディファレンシャルギヤ装置8を経て後輪2に至り、車両をエンジン1およびモータ/ジェネレータ5の双方によってハイブリッド走行(HEV走行)させることができる。
When a hybrid travel (HEV travel) mode used for high speed travel or heavy load travel is required, both the
In this state, the output rotation from the
The rotation from the
かかるHEV走行中において、エンジン1を最適燃費で運転させるとエネルギーが余剰となる場合、この余剰エネルギーによりモータ/ジェネレータ5を発電機として作動させることで余剰エネルギーを電力に変換し、この発電電力をモータ/ジェネレータ5のモータ駆動に用いるよう蓄電しておくことでエンジン1の燃費を向上させることができる。
In such HEV traveling, when the
なお図1では、モータ/ジェネレータ5および駆動車輪2を切り離し可能に結合する第1クラッチ7を、モータ/ジェネレータ5および自動変速機3間に介在させたが、
図2に示すように、第2クラッチ7を自動変速機3およびディファレンシャルギヤ装置8間に介在させても、同様に機能させることができる。
In FIG. 1, the first clutch 7 for releasably coupling the motor /
As shown in FIG. 2, even if the second clutch 7 is interposed between the
また、図1および図2では第2クラッチ7として専用のものを自動変速機3の前、若しくは、後に追加することとしたが、
この代わりに第2クラッチ7として、図3に示すごとく自動変速機3内に既存する前進変速段選択用の摩擦要素または後退変速段選択用の摩擦要素を流用するようにしてもよい。
この場合、第2クラッチ7が前記したモード選択機能を果たすのに加えて、この機能を果たすよう締結される時に自動変速機を動力伝達状態にすることとなり、専用の第2クラッチが不要でコスト上大いに有利である。
In addition, in FIG. 1 and FIG. 2, a dedicated second clutch 7 is added before or after the
Instead, as the second clutch 7, as shown in FIG. 3, a friction element for selecting a forward shift stage or a friction element for selecting a reverse shift stage existing in the
In this case, in addition to the second clutch 7 fulfilling the mode selection function described above, the automatic transmission is put into a power transmission state when engaged to fulfill this function, and a dedicated second clutch is not required and the cost is reduced. The top is very advantageous.
図1〜3に示すハイブリッド車両のパワートレーンを成すエンジン1、モータ/ジェネレータ5、第1クラッチ6、および第2クラッチ7は、図4に示すようなシステムにより制御する。
The
図4の制御システムは、パワートレーンの動作点を統合制御する統合コントローラ20を具え、パワートレーンの動作点を、目標エンジントルクtTeと、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(回転数制御時は目標モータ/ジェネレータ回転数tNm)と、第1クラッチ6の目標伝達トルク容量tTc1と、第2クラッチ7の目標伝達トルク容量tTc2とで規定する。
The control system shown in FIG. 4 includes an
統合コントローラ20には、上記パワートレーンの動作点を決定するために、
エンジン回転数Neを検出するエンジン回転センサ11からの信号と、
モータ/ジェネレータ回転数Nmを検出するモータ/ジェネレータ回転センサ12からの信号と、
変速機入力回転数Niを検出する入力回転センサ13からの信号と、
変速機出力回転数Noを検出する出力回転センサ14からの信号と、
エンジン1の要求負荷状態を表すアクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)を検出するアクセル開度センサ15からの信号と、
モータ/ジェネレータ5用の電力を蓄電しておくバッテリ9の蓄電状態SOC(持ち出し可能電力)を検出する蓄電状態センサ16からの信号とを入力する。
In order to determine the operating point of the power train, the
A signal from the engine rotation sensor 11 for detecting the engine speed Ne;
A signal from the motor /
A signal from the
A signal from the
A signal from an
A signal from a
なお、上記したセンサのうち、エンジン回転センサ11、モータ/ジェネレータ回転センサ12、入力回転センサ13、および出力回転センサ14はそれぞれ、図1〜3に示すように配置することができる。
Among the sensors described above, the engine rotation sensor 11, the motor /
統合コントローラ20は、上記入力情報のうちアクセル開度APO、バッテリ蓄電状態SOC、および変速機出力回転数No(車速VSP)から、運転者が希望している車両の駆動力を実現可能な運転モード(EVモード、HEVモード)を選択すると共に、目標エンジントルクtTe、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(回転数制御時は目標モータ/ジェネレータ回転数tNm)、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1、および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2をそれぞれ演算する。
目標エンジントルクtTeはエンジンコントローラ21に供給され、目標モータ/ジェネレータトルクtTm(目標モータ/ジェネレータ回転数tNm)はモータ/ジェネレータコントローラ22に供給される。
The
The target engine torque tTe is supplied to the
エンジンコントローラ21は、エンジントルクTeが目標エンジントルクtTeとなるようエンジン1を制御し、
モータ/ジェネレータコントローラ22は、モータ/ジェネレータ5をトルク制御する時、そのトルクTmが目標モータ/ジェネレータトルクtTmとなるよう、また、モータ/ジェネレータ5を回転数制御する時、その回転数Nmが目標モータ/ジェネレータ回転数tNmとなるよう、バッテリ9およびインバータ10を介してモータ/ジェネレータ5を制御する。
The
The motor /
統合コントローラ20は、目標第1クラッチ伝達トルク容量tTc1および目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2に対応したソレノイド電流を第1クラッチ6および第2クラッチ7の締結制御ソレノイド(図示せず)に供給し、第1クラッチ6の伝達トルク容量Tc1が目標伝達トルク容量tTc1に一致するよう、また、第2クラッチ7の伝達トルク容量Tc2が目標第2クラッチ伝達トルク容量tTc2に一致するよう、第1クラッチ6および第2クラッチ7を個々に締結力制御する。
The
図5は、モータ/ジェネレータコントローラ22がモータ/ジェネレータ5の回転数Nmを上記のごとく目標モータ/ジェネレータ回転数tNm(指令値)に一致させるよう回転数制御する時の機能ブロック線図を示す。
FIG. 5 shows a functional block diagram when the motor /
制御対象であるモータ/ジェネレータ5のモデルGp(s)は、制御対象イナーシャ項をJとし、制御対象粘性項をCとすると、
Gp(s)=1/(J・s+C)
で表され、これに対し、図5のモータ/ジェネレータ回転数制御ブロックは、
外乱抑制応答時定数τhを用いた伝達関数H(s)=1/(1+τh・s)のローパスフィルタLPFと、
このローパスフィルタおよび上記制御対象モデルの逆系{1/Gp(s)}の組み合わせになる位相補償器INVと、
指令値追従応答時定数τmを用いた伝達関数K1=(J・τm・C)/τmのモデルマッチング項MM1と、
モデルマッチング項MM1の伝達関数K1および制御対象粘性項Cを用いた伝達関数K2=(C+K1)/K1のモデルマッチング項MM2とを具える。
The model Gp (s) of the motor /
Gp (s) = 1 / (J ・ s + C)
In contrast, the motor / generator speed control block in FIG.
A low-pass filter LPF with a transfer function H (s) = 1 / (1 + τh · s) using a disturbance suppression response time constant τh;
A phase compensator INV that is a combination of the low-pass filter and the inverse system {1 / Gp (s)} of the controlled object model;
Model matching term MM1 of transfer function K1 = (J ・ τm ・ C) / τm using command value tracking response time constant τm,
A transfer function K1 of the model matching term MM1 and a transfer function K2 = (C + K1) / K1 using the controlled object viscosity term C are included.
図5においては先ず、目標モータ/ジェネレータ回転数tNmをモデルマッチング項MM2に通過させてモデルマッチングした後の目標モータ/ジェネレータ回転数tNmから、モータ/ジェネレータ回転数Nmを差し引いて両者間のモータ/ジェネレータ回転数偏差を求める。
そして、このモータ/ジェネレータ回転数偏差をモデルマッチング項MM1に通過させてモデルマッチングした後のモータ/ジェネレータ回転数偏差を得る。
このモータ/ジェネレータ回転数偏差は、目標モータ/ジェネレータ回転数tNmとモータ/ジェネレータ回転数Nmとの間におけるジェネレータ回転数偏差である。
In FIG. 5, first, the target motor / generator rotation speed tNm is passed through the model matching term MM2, and after the model matching, the motor / generator rotation speed Nm is subtracted from the target motor / generator rotation speed tNm. Find the generator speed deviation.
Then, the motor / generator rotational speed deviation is passed through the model matching term MM1 to obtain the motor / generator rotational speed deviation after the model matching.
This motor / generator rotation speed deviation is a generator rotation speed deviation between the target motor / generator rotation speed tNm and the motor / generator rotation speed Nm.
位相補償器INVはモータ/ジェネレータ回転数Nmに対して位相補償を施し、ローパスフィルタLPFは、制御対象への最終目標モータ/ジェネレータ回転数に対してフィルタ処理を施し、
位相補償器INVからの位相補償済モータ/ジェネレータ回転数Nmと、ローパスフィルタLPFからのフィルタ処理後の最終目標モータ/ジェネレータ回転数との間におけるモータ/ジェネレータ回転数偏差を求める。
このモータ/ジェネレータ回転数偏差は、最終目標モータ/ジェネレータ回転数とモータ/ジェネレータ回転数Nmとの間におけるジェネレータ回転数偏差である。
The phase compensator INV performs phase compensation on the motor / generator rotational speed Nm, and the low-pass filter LPF performs filtering on the final target motor / generator rotational speed to be controlled,
A motor / generator rotational speed deviation between the phase compensated motor / generator rotational speed Nm from the phase compensator INV and the final target motor / generator rotational speed after the filter processing from the low pass filter LPF is obtained.
This motor / generator rotation speed deviation is a generator rotation speed deviation between the final target motor / generator rotation speed and the motor / generator rotation speed Nm.
図5のモータ/ジェネレータ回転数制御ブロックにおいては、モデルマッチング項MM1の伝達関数K1を定めるための指令値追従応答時定数τmが、指令値である目標モータ/ジェネレータ回転数tNmに対する実モータ/ジェネレータ回転数Nmの指令値追従応答速度を決める制御定数であり、指令値追従応答時定数τmを小さくするほど指令値追従応答速度が速くなる。
図5のモータ/ジェネレータ回転数制御ブロックにおいては更に、ローパスフィルタLPFおよび位相補償器INVにおける伝達関数H(s)を定めるための外乱抑制応答時定数τhが、モータ/ジェネレータ5の回転数制御中において入力された外乱による回転制御量の変化を抑制する外乱抑制応答速度を決める制御定数であり、外乱抑制応答時定数τhを小さくするほど外乱抑制応答速度が速くなる。
In the motor / generator rotation speed control block of FIG. 5, the actual motor / generator with respect to the target motor / generator rotation speed tNm where the command value follow-up response time constant τm for determining the transfer function K1 of the model matching term MM1 is the command value. This is a control constant that determines the command value follow-up response speed of the rotational speed Nm. The command value follow-up response speed increases as the command value follow-up response time constant τm decreases.
In the motor / generator rotation speed control block of FIG. 5, the disturbance suppression response time constant τh for determining the transfer function H (s) in the low-pass filter LPF and the phase compensator INV is also under control of the rotation speed of the motor /
図4における統合コントローラ20は、モータ/ジェネレータ5の回転数制御に際し、図6の制御プログラムを実行して、上記指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhの変更を介し、本発明が狙いとするモータ/ジェネレータ5の回転制御を以下のように遂行する。
The
ちなみに、図1〜3に示すハイブリッド車両のパワートレーンにおいて、上記したモータ/ジェネレータ5の回転数制御が必要なケースとしては、以下の4ケースがある。
(1)第1クラッチ6を締結してエンジン1をモータ/ジェネレータ5により始動する時にモータ/ジェネレータ5の回転数をエンジン始動可能回転数まで上昇させる場合。
(2)自動変速機3の変速中において変速ショック対策用または変速応答制御用に変速機入力回転数Niを、モータ/ジェネレータ5の回転数制御により変速後回転数まで回転変化させる場合。
(3)第2クラッチ7をスリップさせながらの駆動力制御下にハイブリッド車両を走行させる場合。
(4)モータ/ジェネレータ5によるエンジン始動を終えて第1クラッチ6を完全締結した直後のエンジン回転変動を抑制するようモータ/ジェネレータ5の回転数を制御する場合。
Incidentally, in the power train of the hybrid vehicle shown in FIGS. 1 to 3, there are the following four cases that require the above-described rotation speed control of the motor /
(1) When the rotational speed of the motor /
(2) A case where the transmission input rotational speed Ni is changed to the post-shifting rotational speed by the rotational speed control of the motor /
(3) When driving the hybrid vehicle under the driving force control while slipping the second clutch 7.
(4) The case where the rotational speed of the motor /
本実施例においては、これら4ケースにつき、個々の要求に符合するよう指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhを変更するものとする。
先ずステップS1において、自動変速機3が変速中か否かを、つまり、上記した(2)のケースに該当するか否かをチェックする。
In the present embodiment, for these four cases, the command value follow-up response time constant τm and the disturbance suppression response time constant τh are changed so as to match each request.
First, in step S1, it is checked whether or not the
自動変速機3の変速中は、変速ショック対策用または変速応答制御用に変速機入力回転数Niを速やかに、モータ/ジェネレータ5の回転数制御により変速後回転数まで回転変化させる必要があることから、制御をステップS2に進め、外乱抑制応答よりも指令値追従応答が優先されるよう、指令値追従応答時定数τmを小さくして指令値追従応答を速めると同時に、外乱抑制応答時定数τhを大きくして外乱抑制応答を遅くする。
但し、これら指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhの変更は、モータ/ジェネレータ5の回転数制御に関するゲインマージンの変化を生じない態様で行わせ、このゲインマージンを制御の発散を生じない範囲でできるだけ大きな所定値に保つ。
While the
However, the command value follow-up response time constant τm and disturbance suppression response time constant τh are changed in a manner that does not cause a change in gain margin related to the rotational speed control of the motor /
ステップS1で自動変速機3が変速中でないと判定する場合は、ステップS3において、EVモードからHEVモードへのモード切り替えに伴うエンジン始動要求があるか否かを判定し、エンジン始動要求がある場合はステップS4において、エンジン始動時に締結進行させるべき第1クラッチ6が締結したか否かをチェックする。
ステップS3でエンジン始動要求があると判定し、且つ、ステップS4で第1クラッチ6が未だ締結していないと判定する場合は、つまり、上記した(1)のケースに該当する場合は、
第1クラッチ6の締結前であって、モータ/ジェネレータ5をエンジン始動可能回転数まで速やかに上昇させる必要があることから、制御をステップS2に進め、ゲインマージンを所定値に保ったまま外乱抑制応答よりも指令値追従応答が優先されるよう、指令値追従応答時定数τmを小さくして指令値追従応答を速めると同時に、外乱抑制応答時定数τhを大きくして外乱抑制応答を遅くする。
If it is determined in step S1 that the
If it is determined in step S3 that there is an engine start request and it is determined in step S4 that the
Before the
しかし、ステップS4で第1クラッチ6が締結していると判定する場合は、つまり、上記した(4)のケースに該当する場合は、モータ/ジェネレータ5によるエンジン始動を終えて第1クラッチ6を完全締結した直後のエンジン回転変動を抑制するようモータ/ジェネレータ5の回転数を制御する必要があることから、制御をステップS5に進め、
指令値追従応答よりも外乱抑制応答が優先されるよう、外乱抑制応答時定数τhを小さくして外乱抑制応答を速めると同時に、指令値追従応答時定数τmを大きくして指令値追従応答を遅くする。
但し、これら指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhの変更は、モータ/ジェネレータ5の回転数制御に関するゲインマージンの変化を生じない態様で行わせ、このゲインマージンを制御の発散を生じない範囲でできるだけ大きな所定値に保つ。
However, when it is determined in step S4 that the
In order to give priority to the disturbance suppression response over the command value tracking response, the disturbance suppression response time constant τh is decreased to speed up the disturbance suppression response, and at the same time, the command value tracking response time constant τm is increased to slow down the command value tracking response. To do.
However, the command value follow-up response time constant τm and disturbance suppression response time constant τh are changed in a manner that does not cause a change in gain margin related to the rotational speed control of the motor /
ステップS3でエンジン始動要求(EVモードからHEVモードへのモード切り替え要求)がないと判定する場合、ステップS6において、第2クラッチ7をスリップさせながらの駆動力制御下にハイブリッド車両を走行させているか否かをチェックする。
ステップS6で第2クラッチ7をスリップさせながらハイブリッド車両を走行させていると判定する場合は、つまり、(3)のケースに該当する場合は、第2クラッチ7をスリップによる駆動力制御が外乱に影響されることなく安定下に行われるようにするために制御をステップS5に進め、
ゲインマージンを所定値に保ったまま指令値追従応答よりも外乱抑制応答が優先されるよう、外乱抑制応答時定数τhを小さくして外乱抑制応答を速めると同時に、指令値追従応答時定数τmを大きくして指令値追従応答を遅くする。
If it is determined in step S3 that there is no engine start request (mode switching request from the EV mode to the HEV mode), in step S6, is the hybrid vehicle running under the driving force control while slipping the second clutch 7? Check whether or not.
If it is determined in step S6 that the hybrid vehicle is running while slipping the second clutch 7, that is, if the case of (3) is satisfied, the driving force control by slipping the second clutch 7 is disturbed. The control proceeds to step S5 in order to be performed stably without being affected,
The disturbance suppression response time constant τh is decreased to speed up the disturbance suppression response so that the disturbance suppression response is given priority over the command value tracking response while maintaining the gain margin at a predetermined value. Increase to slow down the command value tracking response.
ステップS6で第2クラッチ7をスリップさせながらハイブリッド車両を走行させていないと判定する場合は、ステップS1で非変速中と判定し、ステップS3でエンジン始動要求もないと判定したのに呼応して、定常状態用に制御をステップS7に進め、指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhの前記した変更を行わせずにこれら指令値追従応答時定数τmおよび外乱抑制応答時定数τhを通常通りの値に戻す。 If it is determined in step S6 that the hybrid vehicle is not running while slipping the second clutch 7, it is determined in step S1 that the vehicle is not shifting, and in response to the determination that there is no engine start request in step S3. Then, the control proceeds to step S7 for the steady state, and the command value tracking response time constant τm and the disturbance suppression response time constant τh without changing the command value tracking response time constant τm and the disturbance suppression response time constant τh as described above. To the normal value.
上記の実施例においては、モータ/ジェネレータ5の回転数制御に関するゲインマージンを、回転数制御の発散を生じない範囲内でできるだけ大きな所定値に保ちながら、指令値追従応答に関する時定数τmおよび外乱抑制応答に関する時定数τhを、変速中や、エンジン始動時や、第2クラッチのスリップによる駆動力制御中における目標性能(指令値追従応答を優先させるべきか、外乱抑制応答を優先させるべきか)に応じて変更するため、以下の作用効果が奏し得られる。
In the above embodiment, the time constant τm and disturbance suppression for the command value tracking response are maintained while keeping the gain margin related to the rotational speed control of the motor /
先ずゲインマージンを、回転数制御の発散を生じない範囲内でできるだけ大きな所定値に保って指令値追従応答に関する時定数τmおよび外乱抑制応答に関する時定数τhの上記変更を行うことから、
ループの発散に対するマージンを減じてしまうことがなく、制御の発散に関する問題を生じない。
また、指令値追従応答に関する時定数τmおよび外乱抑制応答に関する時定数τhを目標性能に応じて変更するため、
指令値追従応答速度および外乱抑制応答速度を、状況ごとの目標性能に応じた適切なものに変更し得ることとなり、これらで決まる制御応答を常に要求通りのものにすることができる。
First, the gain margin is kept as large as possible within a range that does not cause the divergence of the rotational speed control, and the time constant τm related to the command value tracking response and the time constant τh related to the disturbance suppression response are changed as described above.
It does not reduce the margin for loop divergence and does not cause problems with control divergence.
In order to change the time constant τm related to the command value tracking response and the time constant τh related to the disturbance suppression response according to the target performance,
The command value follow-up response speed and the disturbance suppression response speed can be changed to appropriate values according to the target performance for each situation, and the control response determined by these can always be as required.
図6のステップS3およびステップS4が、エンジン始動に際し、第1クラッチ6の締結前故に制御をステップS2に進め、第1クラッチ6の締結後故に制御をステップS5に進める場合の動作タイムチャートを示す図7および図8により上記の作用効果を付言する。
瞬時t1でのエンジン始動要求に呼応して、瞬時t2に目標モータ/ジェネレータ回転数tNmをエンジン始動可能回転数まで上昇させ、実モータ/ジェネレータ回転数NmがこのtNmに追従するようモータ/ジェネレータ5を回転数制御する。
これによるモータ/ジェネレータ5の回転上昇に合わせて瞬時t3に第1クラッチ6を締結させることで、エンジン回転数Neの立ち上がりから明らかなようにエンジンの始動操作が開始され、かかるエンジン始動操作の開始に伴ってモータ/ジェネレータ回転数Nmはエンジン始動トルクにより図示のごとくに低下される。
FIG. 6 shows an operation time chart when Step S3 and Step S4 in FIG. 6 advance the control to Step S2 after the
In response to the engine start request at the instant t1, the target motor / generator speed tNm is increased to the engine startable speed at the instant t2, and the motor /
When the
ところで本実施例においては、エンジン始動要求瞬時t1から第1クラッチ6の締結時t3までの間、ゲインマージンを所定値に保ったまま外乱抑制応答よりも指令値追従応答が優先されるよう、指令値追従応答時定数τmを小さくして指令値追従応答を速めると同時に、外乱抑制応答時定数τhを大きくして外乱抑制応答を遅くする(ステップS2)ため、
図8の瞬時t2以後に実線で示すモータ/ジェネレータ回転数Nmの急上昇から明らかなように、モータ/ジェネレータ5をエンジン始動可能回転数まで速やかに上昇させることができ、エンジン始動応答を改善することができる。
By the way, in this embodiment, from the engine start request instant t1 to the time t3 when the
As can be seen from the sudden increase in the motor / generator speed Nm shown by the solid line after the instant t2 in FIG. 8, the motor /
一方で第1クラッチ6の締結時t3以後は、ゲインマージンを所定値に保ったまま指令値追従応答よりも外乱抑制応答が優先されるよう、外乱抑制応答時定数τhを小さくして外乱抑制応答を速めると同時に、指令値追従応答時定数τmを大きくして指令値追従応答を遅くする(ステップS5)ため、
モータ/ジェネレータ5によるエンジン始動を終えて第1クラッチ6が締結した直後のエンジン回転変動を抑制するモータ/ジェネレータ5の回転数制御を適切に行い得ることとなり、図8の瞬時t3以後に実線で示すモータ/ジェネレータ回転数Nmの滑らかな変化から明らかなように、外乱によるモータ/ジェネレータ回転数Nmの急変を確実に抑制することができる。
ちなみに、外乱抑制応答時定数τhおよび指令値追従応答時定数τmの上記変更を行わない従来にあっては、図8の瞬時t3以後に破線で示すモータ/ジェネレータ回転数Nmの大きな変化から明らかなように、外乱によるモータ/ジェネレータ回転数Nmの急変を生じる。
On the other hand, after t3 when the
The speed control of the motor /
Incidentally, in the prior art in which the above-described change of the disturbance suppression response time constant τh and the command value tracking response time constant τm is not made, it is apparent from the large change in the motor / generator rotation speed Nm shown by the broken line after the instant t3 in FIG. Thus, the sudden change of the motor / generator rotational speed Nm due to disturbance occurs.
なお上記実施例では説明しなかったが、指令値追従応答に関する時定数τmおよび外乱抑制応答に関する時定数τhの変更量を、モータ/ジェネレータ5の回転数指令値tNmの変化割合に応じて変えることもできる。
その理由は、図7および図8の瞬時t2におけるモータ/ジェネレータ回転数指令値tNmの変化量が大きいほど、瞬時t3までにおけるモータ/ジェネレータ回転数Nmの指令値追従遅れが大きくなり、また、瞬時t3以後においてエンジン始動時の外乱により発生するモータ/ジェネレータ回転数Nmの変化が大きくなるためである。
この意味において、指令値追従応答に関する時定数τmおよび外乱抑制応答に関する時定数τhの上記変更に際し、その変更量は、図7および図8の瞬時t2におけるモータ/ジェネレータ回転数指令値tNmの変化量が大きいほど多くするのがよい。
Although not described in the above embodiment, the amount of change of the time constant τm related to the command value following response and the time constant τh related to the disturbance suppression response is changed according to the change rate of the rotational speed command value tNm of the motor /
The reason for this is that the greater the amount of change in the motor / generator rotational speed command value tNm at the instant t2 in FIGS. 7 and 8, the greater the command value follow-up delay of the motor / generator rotational speed Nm up to the instant t3. This is because, after t3, the change in the motor / generator rotational speed Nm caused by disturbance at the time of engine start increases.
In this sense, when the time constant τm related to the command value tracking response and the time constant τh related to the disturbance suppression response are changed, the change amount is the change amount of the motor / generator rotation speed command value tNm at the instant t2 in FIGS. The larger the is, the better.
なお上記実施例では、図1〜3に示すハイブリッド車両のパワートレーンを前提として説明したが、これらに限られるものではなく、1個のモータ/ジェネレータでハイブリッド走行とエンジン始動との双方を行わせる型式のハイブリッド車両であれば、本発明の着想はあらゆる型式のハイブリッド車両に適用可能である。
またモータ/ジェネレータ5の回転数制御が必要なケースとして実施例では、前記(1)〜(4)のケースのみを列記したが、その他にモータ/ジェネレータ5の回転数制御が必要なケースが発生した場合にも本発明の着想は同様に適用して同様な作用効果を奏し得ることは言うまでもない。
In the above embodiment, the description has been made on the assumption that the power train of the hybrid vehicle shown in FIGS. 1 to 3 is used. However, the present invention is not limited to this, and both the hybrid running and the engine starting are performed by one motor / generator. If it is a type of hybrid vehicle, the idea of the present invention can be applied to all types of hybrid vehicles.
In addition, in the embodiment, only the cases (1) to (4) are listed as cases where the rotational speed control of the motor /
1 エンジン
2 駆動車輪(後輪)
3 自動変速機
4 伝動軸
5 モータ/ジェネレータ
6 第1クラッチ
7 第2クラッチ
8 ディファレンシャルギヤ装置
9 バッテリ
10 インバータ
11 エンジン回転センサ
12 モータ/ジェネレータ回転センサ
13 変速機入力回転センサ
14 変速機出力回転センサ
15 アクセル開度センサ
16 バッテリ蓄電状態センサ
20 統合コントローラ
21 エンジンコントローラ
22 モータ/ジェネレータコントローラ
1
3
10 Inverter
11 Engine rotation sensor
12 Motor / generator rotation sensor
13 Transmission input rotation sensor
14 Transmission output rotation sensor
15 Accelerator position sensor
16 Battery charge sensor
20 Integrated controller
21 Engine controller
22 Motor / generator controller
Claims (7)
モータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードと、エンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードとを有し、
前記モータ/ジェネレータの回転数制御に際しては、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数により決まる所定の制御応答でモータ/ジェネレータの回転数を回転数指令値に一致させるようにしたハイブリッド車両において、
前記モータ/ジェネレータの回転数制御に関するゲインマージンを所定値に保ちながら、前記指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数を目標性能に応じて変更するよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 With engine and motor / generator as power source,
It has an electric travel mode based only on the power from the motor / generator and a hybrid travel mode based on the power from both the engine and the motor / generator,
When controlling the rotational speed of the motor / generator, a hybrid in which the rotational speed of the motor / generator matches the rotational speed command value with a predetermined control response determined by a time constant related to the command value tracking response and a time constant related to the disturbance suppression response. In the vehicle,
The time constant related to the command value following response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed according to the target performance while maintaining a gain margin related to the rotation speed control of the motor / generator at a predetermined value. A motor rotation control device for a hybrid vehicle.
前記指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、モータ/ジェネレータの回転数指令値の変化割合に応じて行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 In the motor rotation control device according to claim 1,
A motor rotation control device for a hybrid vehicle, wherein the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed in accordance with a change rate of the rotation speed command value of the motor / generator. .
前記指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、ハイブリッド車両の伝動状態切り替え動作の種類に応じて行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 In the motor rotation control device according to claim 1 or 2,
A motor rotation control device for a hybrid vehicle, wherein the time constant related to the command value following response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed according to the type of transmission state switching operation of the hybrid vehicle.
エンジンを停止させ、第1クラッチを解放すると共に第2クラッチを締結することによりモータ/ジェネレータからの動力のみによる電気走行モードを選択可能で、第1クラッチおよび第2クラッチを共に締結することによりエンジンおよびモータ/ジェネレータの双方からの動力によるハイブリッド走行モードを選択可能なものである、請求項3に記載のモータ回転制御装置において、
前記電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切り替えのために前記第1クラッチを締結してエンジンを始動する際、第1クラッチの締結前は指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、外乱抑制応答よりも指令値追従応答が優先される態様で行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 The hybrid vehicle has a first clutch capable of continuously changing the transmission torque capacity between the engine and the motor / generator, and a second clutch capable of continuously changing the transmission torque capacity between the motor / generator and the driving wheel. Have
By stopping the engine, releasing the first clutch and engaging the second clutch, it is possible to select the electric travel mode using only the power from the motor / generator, and by engaging both the first and second clutches, the engine In the motor rotation control device according to claim 3, wherein the hybrid travel mode by power from both the motor and the generator can be selected.
When the first clutch is engaged to start the engine for switching from the electric travel mode to the hybrid travel mode, the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response are set before the first clutch is engaged. A motor rotation control device for a hybrid vehicle, characterized in that the change is made in such a manner that the command value follow-up response is prioritized over the disturbance suppression response.
前記電気走行モードからハイブリッド走行モードへの切り替えのために前記第1クラッチを締結してエンジンを始動する際、第1クラッチの締結後は指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、指令追従応答よりも外乱抑制応答が優先される態様で行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 In the motor rotation control device according to claim 4,
When the first clutch is engaged and the engine is started for switching from the electric travel mode to the hybrid travel mode, the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response are determined after the first clutch is engaged. A motor rotation control device for a hybrid vehicle, characterized in that the change is made in such a manner that the disturbance suppression response is prioritized over the command following response.
前記変速機の変速中は、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、外乱抑制応答よりも指令値追従応答が優先される態様で行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 In the motor rotation control device according to any one of claims 3 to 5, wherein the hybrid vehicle has a transmission between the motor / generator and a drive wheel.
During the shifting of the transmission, the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed in such a manner that the command value tracking response is prioritized over the disturbance suppression response. A motor rotation control device for a hybrid vehicle.
前記第2クラッチをスリップさせながらの走行中は、指令値追従応答に関する時定数および外乱抑制応答に関する時定数の変更を、指令値追従応答よりも外乱抑制応答が優先される態様で行うよう構成したことを特徴とする、ハイブリッド車両のモータ回転制御装置。 In the motor rotation control device according to any one of claims 3 to 6,
During traveling while slipping the second clutch, the time constant related to the command value tracking response and the time constant related to the disturbance suppression response are changed in such a manner that the disturbance suppression response is prioritized over the command value tracking response. A motor rotation control device for a hybrid vehicle, characterized in that:
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