JP2009214816A - Hybrid vehicle and its control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ハイブリッド車およびその制御方法に関し、詳しくは、内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に接続されこの3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、駆動軸に動力を入出力する電動機と、発電機および電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車およびこうしたハイブリッド車の制御方法に関する。 More particularly, the present invention relates to an internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft connected to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotating shaft of the generator. Three-axis power input / output means connected to the three axes for inputting / outputting power to / from the remaining shafts based on power input / output to / from any two of the three axes, and input / output power to / from the drive shaft The present invention relates to a hybrid vehicle including an electric motor, a generator, and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor, and a control method for such a hybrid vehicle.
従来、この種のハイブリッド車としては、エンジンと、エンジンのクランク軸にキャリアが接続されると共に車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続されたモータMG1と、駆動軸に接続されたモータMG2とを備えるハイブリッド車において、エンジンをクランキングする際のクランク角に応じた補正トルクをモータMG2から出力することにより、エンジンをクランキングする際に駆動軸に作用するトルク脈動を抑制するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド車では、エンジンのクランキング時にクランク角に応じて駆動軸に作用するトルクと逆位相となる仮補正トルクに車速が大きいほど小さくなる補正係数を乗じて補正トルクを設定し、走行に要求される要求トルクとエンジンのクランキングに伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのトルクと補正トルクとの和のトルクをモータMG2から出力することにより、走行中にエンジンを始動する際の振動を抑制している。
上述のハイブリッド車のように、エンジンのクランキング時にクランク角に応じて駆動軸に作用するトルクと逆位相となる補正トルクを出力することにより、エンジンを始動する際の振動を抑制することができるが、クランキング開始時のクランク角、即ち、クランキングを開始する直前の停止している最中のクランク角によっては振動の抑制の程度が異なる場合が生じる。停止中のエンジンのクランク角によって始動時の最初の圧縮行程における空気量が異なるものとなる結果、駆動軸に与えるトルク脈動の大きさが異なるものとなり、単にクランク角に応じた補正トルクを出力するだけではクランキングに伴う振動の抑制にバラツキが生じてしまう。また、バッテリからの電力を昇圧してモータに供給するタイプでは、大きすぎる補正トルクの出力は、モータに供給する電圧を必要以上に高くしなければならず、電力を無駄に消費する場合も生じる。 Like the above-described hybrid vehicle, by outputting a correction torque having a phase opposite to the torque acting on the drive shaft according to the crank angle when the engine is cranked, vibration at the time of starting the engine can be suppressed. However, the degree of suppression of vibration may vary depending on the crank angle at the start of cranking, that is, the crank angle that is stopped immediately before cranking is started. The amount of air in the initial compression stroke at the time of start differs depending on the crank angle of the stopped engine. As a result, the magnitude of torque pulsation applied to the drive shaft differs, and a correction torque corresponding to the crank angle is simply output. If it is only, variation will arise in the suppression of the vibration accompanying cranking. Further, in the type in which the electric power from the battery is boosted and supplied to the motor, the output of the correction torque that is too large requires the voltage supplied to the motor to be higher than necessary, which may waste power. .
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、内燃機関をクランキングする際の振動を低減することを主目的とする。 The main object of the hybrid vehicle and the control method thereof of the present invention is to reduce vibrations when cranking the internal combustion engine.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、少なくとも上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The hybrid vehicle and the control method thereof according to the present invention employ the following means in order to achieve at least the above-described main object.
本発明のハイブリッド車は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車であって、
前記内燃機関を始動する直前の前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいてゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いて前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定する制振トルク設定手段と、
走行のために前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記内燃機関を始動するときには、前記内燃機関がクランキングされて始動されるよう前記発電機と前記内燃機関とを制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと前記設定された要求トルクと前記設定された制振トルクとの和のトルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
The hybrid vehicle of the present invention
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator, connected to any of the three shafts Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shafts based on power input / output to / from two shafts, an electric motor for inputting / outputting power to / from the drive shaft, the generator and the electric motor A hybrid vehicle comprising a storage means capable of exchange,
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft immediately before starting the internal combustion engine;
Gain setting means for setting a gain based on the detected rotational position;
A damping torque setting means for setting a damping torque for suppressing vibration generated in the drive shaft with cranking of the internal combustion engine using the set gain;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
When starting the internal combustion engine, the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started, and torque acting on the drive shaft accompanying the cranking of the internal combustion engine is canceled. Control means for controlling the electric motor so that a sum of a cancel torque, a set required torque and the set damping torque is output to the drive shaft;
It is a summary to provide.
この本発明のハイブリッド車では、内燃機関を始動するときには、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に基づいてゲインを設定すると共にこの設定したゲインを用いて内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定し、内燃機関がクランキングされて始動されるよう発電機と内燃機関とを制御すると共に内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと走行のために駆動軸に要求される要求トルクと設定した制振トルクとの和のトルクが駆動軸に出力されるよう電動機を制御する。即ち、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に基づくゲインを用いて得られる制振トルクを電動機から出力して内燃機関を始動するのである。これにより、内燃機関の始動時の最初の圧縮行程における空気量に応じたゲインを用いて制振トルクを設定することができ、内燃機関をクランキングする際の振動をより適正に低減することができる。また、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に応じたゲインを用いて制振トルクを設定するから、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に拘わらずに制振トルクを設定するものに比して、より適正な制振トルクとすることができ、制振制御に用いる電力を小さくすることができる。 In the hybrid vehicle of the present invention, when starting the internal combustion engine, a gain is set based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine, and the cranking of the internal combustion engine is performed using the set gain. A damping torque is set to suppress vibration generated in the drive shaft, and the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started. The electric motor is controlled so that the sum of the cancel torque for canceling the torque acting on the shaft, the required torque required for the drive shaft for traveling and the set damping torque is output to the drive shaft. That is, the internal combustion engine is started by outputting the damping torque obtained using the gain based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine from the electric motor. As a result, the damping torque can be set using a gain corresponding to the amount of air in the first compression stroke at the start of the internal combustion engine, and vibrations when cranking the internal combustion engine can be reduced more appropriately. it can. Further, since the damping torque is set using a gain corresponding to the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine, regardless of the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine. Compared with the case where the vibration damping torque is set to the above, the vibration damping torque can be made more appropriate, and the electric power used for vibration damping control can be reduced.
こうした本発明のハイブリッド車において、前記ゲイン設定手段は、前記検出された回転位置が前記内燃機関の上死点より前の所定回転位置から遠くなるほど大きくなる傾向にゲインを設定する手段であるものとすることもできる。ここで、所定回転位置は、最初の圧縮行程における空気量が比較的小さくなる回転位置である。所定回転位置から遠くなるほど大きくなるようにゲインを設定するのは、所定回転位置から遠くなるほど最初の圧縮行程における空気量が大きくなり、クランキング初期のトルク脈動が大きくなると考えられることに基づく。こうした態様において、前記制御手段は、前記内燃機関の運転を停止する際には、前記内燃機関が前記所定回転位置で停止するよう前記発電機と前記電動機とを制御する手段であるものとすることもできる。こうすれば、小さなゲインを用いて制振トルクを設定することができ、制振制御に用いる電力を小さくすることができる。 In such a hybrid vehicle of the present invention, the gain setting means is means for setting the gain so that the detected rotational position tends to increase as the distance from the predetermined rotational position before the top dead center of the internal combustion engine increases. You can also Here, the predetermined rotational position is a rotational position where the air amount in the first compression stroke is relatively small. The reason why the gain is set so as to increase with increasing distance from the predetermined rotational position is based on the fact that the amount of air in the first compression stroke increases as the distance from the predetermined rotational position increases, and torque pulsation at the initial stage of cranking increases. In such an aspect, when the operation of the internal combustion engine is stopped, the control means is a means for controlling the generator and the electric motor so that the internal combustion engine stops at the predetermined rotational position. You can also. In this way, the damping torque can be set using a small gain, and the power used for damping control can be reduced.
また、本発明のハイブリッド車において、前記制振トルク設定手段は、前記駆動軸に生じるトルク脈動と逆位相で振動するトルクに前記設定されたゲインを乗じて得られるトルクを前記制振トルクとして設定する手段であるものとすることもできる。また、本発明のハイブリッド車において、前記蓄電手段の電力を昇圧して前記発電機および前記電動機側に供給する昇圧手段を備え、前記制御手段は、前記昇圧手段の前記発電機および前記電動機側の電圧が前記電動機から出力するトルクが大きいほど高くなる傾向の目標電圧となるよう前記昇圧手段を制御する手段である、ものとすることもできる。 Further, in the hybrid vehicle of the present invention, the damping torque setting means sets, as the damping torque, a torque obtained by multiplying the torque that vibrates in the opposite phase to the torque pulsation generated on the drive shaft by the set gain. It can also be a means to do. The hybrid vehicle of the present invention further includes boosting means for boosting the electric power of the power storage means and supplying the boosted power to the generator and the motor side, and the control means is provided on the generator and motor side of the boosting means. The voltage boosting means may be a means for controlling the boosting means so that the target voltage tends to increase as the torque output from the electric motor increases.
本発明のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、動力を入出力可能な発電機と、車軸に連結された駆動軸と前記内燃機関の出力軸と前記発電機の回転軸との3軸に接続され該3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力する3軸式動力入出力手段と、前記駆動軸に動力を入出力する電動機と、前記発電機および前記電動機と電力のやりとりが可能な蓄電手段と、を備えるハイブリッド車の制御方法であって、
前記内燃機関を始動するときには、前記内燃機関の運転を停止したときの前記出力軸の回転位置に基づいてゲインを設定すると共に該設定したゲインを用いて前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定し、前記内燃機関がクランキングされて始動されるよう前記発電機と前記内燃機関とを制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと走行のために駆動軸に要求される要求トルクと前記設定した制振トルクとの和のトルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する、
ことを特徴とする。
The hybrid vehicle control method of the present invention includes:
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator, connected to any of the three shafts Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shafts based on power input / output to / from two shafts, an electric motor for inputting / outputting power to / from the drive shaft, the generator and the electric motor A hybrid vehicle control method comprising:
When starting the internal combustion engine, a gain is set based on the rotational position of the output shaft when the operation of the internal combustion engine is stopped, and the drive is performed in accordance with the cranking of the internal combustion engine using the set gain. A damping torque for suppressing vibration generated in the shaft is set, the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started, and the cranking of the internal combustion engine is performed. The electric motor is configured so that a sum of a cancel torque for canceling a torque acting on the drive shaft, a required torque required for the drive shaft for traveling and the set damping torque is output to the drive shaft. Control,
It is characterized by that.
この本発明のハイブリッド車の制御方法では、内燃機関を始動するときには、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に基づいてゲインを設定すると共にこの設定したゲインを用いて内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定し、内燃機関がクランキングされて始動されるよう発電機と内燃機関とを制御すると共に内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと走行のために駆動軸に要求される要求トルクと設定した制振トルクとの和のトルクが駆動軸に出力されるよう電動機を制御する。即ち、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に基づくゲインを用いて得られる制振トルクを電動機から出力して内燃機関を始動するのである。これにより、内燃機関の始動時の最初の圧縮行程における空気量に応じたゲインを用いて制振トルクを設定することができ、内燃機関をクランキングする際の振動をより適正に低減することができる。また、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に応じたゲインを用いて制振トルクを設定するから、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に拘わらずに制振トルクを設定するものに比して、より適正な制振トルクとすることができ、制振制御に用いる電力を小さくすることができる。 In this hybrid vehicle control method of the present invention, when starting the internal combustion engine, a gain is set based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine, and the internal combustion engine is used using the set gain. The damping torque for suppressing the vibration generated in the drive shaft with the cranking of the engine is set, the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started, and the cranking of the internal combustion engine is performed. Along with this, the motor is controlled so that the sum of the cancel torque for canceling the torque acting on the drive shaft, the required torque required for the drive shaft for traveling and the set damping torque is output to the drive shaft. To do. That is, the internal combustion engine is started by outputting the damping torque obtained using the gain based on the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine from the electric motor. As a result, the damping torque can be set using a gain corresponding to the amount of air in the first compression stroke at the start of the internal combustion engine, and vibrations when cranking the internal combustion engine can be reduced more appropriately. it can. Further, since the damping torque is set using a gain corresponding to the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine, regardless of the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine immediately before starting the internal combustion engine. Compared with the case where the vibration damping torque is set to the above, the vibration damping torque can be made more appropriate, and the electric power used for vibration damping control can be reduced.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は本発明の一実施例であるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2はモータMG1,MG2を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。実施例のハイブリッド自動車20は、図1に示すように、エンジン22と、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26にダンパ28を介して接続された3軸式の動力分配統合機構30と、動力分配統合機構30に接続された発電可能なモータMG1と、動力分配統合機構30に接続された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに減速ギヤ35を介して接続されたモータMG2と、直流電流を交流電流に変換してモータMG1,MG2に供給可能なインバータ41,42と、バッテリ50からの電力をその電圧を変換してインバータ41,42に供給可能な昇圧回路55と、バッテリ50と昇圧回路55とに介在するシステムメインリレー56と、車両全体をコントロールするハイブリッド用電子制御ユニット70とを備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a hybrid vehicle 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an electric drive system including motors MG1 and MG2. As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle 20 according to the embodiment includes an
エンジン22は、例えばガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により燃料噴射制御や点火制御,吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。エンジンECU24には、エンジン22の運転状態を検出する各種センサからの信号、例えば、エンジン22のクランクシャフト26のクランク角を検出するクランク角センサ23からのクランク角θなどが入力されている。エンジンECU24は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によりエンジン22を運転制御すると共に必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。なお、エンジンECU24は、クランク角センサ23からのクランク角θに基づいてクランクシャフト26の回転数、即ちエンジン22の回転数Neも演算している。
The
動力分配統合機構30は、外歯歯車のサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置された内歯歯車のリングギヤ32と、サンギヤ31に噛合すると共にリングギヤ32に噛合する複数のピニオンギヤ33と、複数のピニオンギヤ33を自転かつ公転自在に保持するキャリア34とを備え、サンギヤ31とリングギヤ32とキャリア34とを回転要素として差動作用を行なう遊星歯車機構として構成されている。動力分配統合機構30は、キャリア34にはエンジン22のクランクシャフト26が、サンギヤ31にはモータMG1が、リングギヤ32にはリングギヤ軸32aを介して減速ギヤ35がそれぞれ連結されており、モータMG1が発電機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力をサンギヤ31側とリングギヤ32側にそのギヤ比に応じて分配し、モータMG1が電動機として機能するときにはキャリア34から入力されるエンジン22からの動力とサンギヤ31から入力されるモータMG1からの動力を統合してリングギヤ32側に出力する。リングギヤ32に出力された動力は、リングギヤ軸32aからギヤ機構60およびデファレンシャルギヤ62を介して、最終的には車両の駆動輪63a,63bに出力される。
The power distribution and
モータMG1およびモータMG2は、図2に示すように、いずれも外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されており、インバータ41,42および昇圧回路55を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。実施例では、モータMG1,MG2およびインバータ41,42として、定格値として入力最大電圧Vset(例えば650V)のものを用いた。インバータ41,42は、6つのトランジスタT11〜T16,T21〜26と、トランジスタT11〜T16,T21〜T26に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16,D21〜D26と、により構成されている。トランジスタT11〜T16,T21〜T26は、それぞれインバータ41,42が電力ライン54として共用する正極母線54aと負極母線54bとに対してソース側とシンク側になるよう2個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータMG1,MG2の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、正極母線54aと負極母線54bとの間に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタT11〜T16,T21〜T26のオン時間の割合を制御することにより三相コイルに回転磁界を形成でき、モータMG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ41,42は、正極母線54aと負極母線54bとを共用しているから、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。なお、正極母線54aと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ57が接続されている。モータMG1,MG2は、いずれもモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するために必要な信号、例えばモータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43,44からの信号や図示しない電流センサにより検出されるモータMG1,MG2に印加される相電流などが入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号が出力されている。モータECU40は、ハイブリッド用電子制御ユニット70と通信しており、ハイブリッド用電子制御ユニット70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御すると共に必要に応じてモータMG1,MG2の運転状態に関するデータをハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、モータECU40は、回転位置検出センサ43,44からの信号に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2も演算している。
As shown in FIG. 2, each of the motor MG1 and the motor MG2 is configured as a well-known synchronous generator motor including a rotor having a permanent magnet attached to the outer surface and a stator wound with a three-phase coil. Electric power is exchanged with
昇圧回路55は、図2に示すように、2つのトランジスタT31,T32とトランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32とリアクトルLとにより構成されている。2つのトランジスタT31,T32は、それぞれインバータ41,42の正極母線54aと負極母線54bとに接続されており、その接続点にリアクトルLが接続されている。また、リアクトルLと負極母線54bとにはそれぞれシステムメインリレー56を介してバッテリ50の正極端子と負極端子とが接続されている。したがって、トランジスタT31,T32をオンオフ制御することによりバッテリ50の直流電力をその電圧を昇圧してインバータ41,42に供給したり正極母線54aと負極母線54bとに作用している直流電圧を降圧してバッテリ50を充電したりすることができる。リアクトルLと負極母線54bとには平滑用のコンデンサ58が接続されている。以下、昇圧回路55より電力ライン54側を高電圧系といい、昇圧回路55よりバッテリ50側を低電圧系という。
As shown in FIG. 2, the
バッテリ50は、例えば定格電圧が200Vのリチウムイオン二次電池として構成されており、バッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52によって管理されている。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な信号、例えば、バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの端子間電圧Vb,バッテリ50の出力端子に接続された電力ラインに取り付けられた電流センサ51bからの充放電電流Ib,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tbなどが入力されており、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータを通信によりハイブリッド用電子制御ユニット70に出力する。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために電流センサ51bにより検出された充放電電流Ibの積算値に基づいて残容量SOCを演算したり、バッテリ50の入出力制限Win,Woutを設定したりしている。
The
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、CPU72を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU72の他に処理プログラムを記憶するROM74と、データを一時的に記憶するRAM76と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。ハイブリッド用電子制御ユニット70には、温度センサ55aからの昇圧回路55の温度Tup(例えば、リアクトルLの温度)や、電圧センサ57aからのコンデンサ57の電圧(以下、高電圧系の電圧VHという),電圧センサ58aからのコンデンサ58の電圧,イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号,シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP,アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ88からの車速Vなどが入力ポートを介して入力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70からは、昇圧回路55のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号やシステムメインリレー56への駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、前述したように、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信ポートを介して接続されており、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と各種制御信号やデータのやりとりを行なっている。
The hybrid
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20は、運転者によるアクセルペダル83の踏み込み量に対応するアクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクを計算し、この要求トルクに対応する要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるように、エンジン22とモータMG1とモータMG2とが運転制御される。エンジン22とモータMG1とモータMG2の運転制御としては、要求動力に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にエンジン22から出力される動力のすべてが動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによってトルク変換されてリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御するトルク変換運転モードや要求動力とバッテリ50の充放電に必要な電力との和に見合う動力がエンジン22から出力されるようにエンジン22を運転制御すると共にバッテリ50の充放電を伴ってエンジン22から出力される動力の全部またはその一部が動力分配統合機構30とモータMG1とモータMG2とによるトルク変換を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようモータMG1およびモータMG2を駆動制御する充放電運転モード、エンジン22の運転を停止してモータMG2からの要求動力に見合う動力をリングギヤ軸32aに出力するよう運転制御するモータ運転モードなどがある。なお、トルク変換運転モードと充放電運転モードは、いずれもエンジン22の運転を伴って要求動力がリングギヤ軸32aに出力されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するモードであり、実質的な制御における差異はないため、以下、両者を合わせてエンジン運転モードという。
The hybrid vehicle 20 of the embodiment thus configured calculates the required torque to be output to the
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特にエンジン22を始動する際の動作について説明する。図3は、エンジン22を始動する際に実施例のハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される始動時駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。なお、実施例では、エンジン22の運転を停止するときには、エンジン22のいずれかの気筒が圧縮上死点(TDC)の直前の目標停止位置で停止するようモータMG1により制御されているが、エンジン22は目標停止位置で停止する場合もあるが目標停止位置から外れた位置で停止する場合も生じる。
Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the embodiment configured in this way, particularly the operation when starting the
始動時駆動制御ルーチンを実行すると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、運転を停止しているエンジン22のクランクシャフト26の停止位置としてのクランク角θを入力し(ステップS100)、入力したクランク角θに基づいて制振制御に用いるゲインkを設定する(ステップS110)。ここで、クランク角θは、エンジン22の運転を停止したときにクランク角センサ23により検出されてエンジンECU24の図示しないRAMの所定領域に格納されていたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。ゲインkは、エンジン22のいずれかの気筒の圧縮上死点(TDC)の直前から遠いほど小さくなる傾向に設定されるようクランク角θとゲインkとの関係を予め定めてゲイン設定用マップとしてROM74に記憶しておき、クランク角θが与えられるとマップから対応するゲインkを導出することにより設定するものとした。ゲイン設定用マップの一例を図4に示す。クランク角θがエンジン22の圧縮上死点(TDC)の直前のときには、エンジン22をクランキングする際の最初の圧縮行程がその上死点までの行程となるため、最初の圧縮行程における空気量は小さくなり、次の圧縮行程における上死点までに回転数を上昇しやすくなる。このため、クランキング初期のトルク脈動は比較的小さくなると考えられる。一方、クランク角θがエンジン22の圧縮上死点(TDC)の直前から遠くなると最初の圧縮行程における空気量が大きくなり、クランキング初期のトルク脈動は大きくなると考えられる。実施例のゲインkは、クランキング初期のトルク脈動の大小がクランク角θに基づいて変化し、クランク角θがエンジン22の圧縮上死点(TDC)の直前のときに最も小さくなると考えられることに基づいて設定されている。なお、エンジン22が4気筒の場合には圧縮上死点(TDC)は180度毎に生じ、エンジン22が6気筒の場合には圧縮上死点(TDC)は120度毎に生じる。
When the start-up drive control routine is executed, the
次に、アクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Accや車速センサ88からの車速V,エンジン22の回転数Neやクランク角θ,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2など制御に必要なデータを入力する処理を実行する(ステップS120)。ここで、クランク角θとエンジン22の回転数Neは、クランク角センサ23により検出されたクランク角θとこのクランク角θに基づいて計算された回転数NeとをエンジンECU24から通信により入力するものとした。また、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2は、回転位置検出センサ43,44により検出されるモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて計算されたものをモータECU40から通信により入力するものとした。
Next, data necessary for control, such as the accelerator opening degree Acc from the accelerator
そして、入力したアクセル開度Accと車速Vとに基づいて車両に要求されるトルクとして駆動輪63a,63bに連結された駆動軸としてのリングギヤ軸32aに出力すべき要求トルクTr*とリングギヤ軸32aに出力すべき駆動用のパワーとして要求パワーPr*とを設定する(ステップS130)。要求トルクTr*は、実施例では、アクセル開度Accと車速Vと要求トルクTr*との関係を予め定めて要求トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、アクセル開度Accと車速Vとが与えられると記憶したマップから対応する要求トルクTr*を導出して設定するものとした。図5に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPr*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとして計算することができる。なお、リングギヤ軸32aの回転数Nrは、車速Vに換算係数kを乗じることによって求めたり、モータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで割ることによって求めることができる。
The required torque Tr * to be output to the
続いて、始動時のトルクマップとエンジン22の始動開始からの経過時間tやエンジン22の回転数Neに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を設定する。(ステップS140)。エンジン22の始動時にモータMG1のトルク指令Tm1*に設定するトルクマップの一例とエンジン22の回転数Neの変化の様子の一例とを図6に示す。実施例のトルクマップは、エンジン22の始動指示がなされた時間t11の直後からレート処理を用いて比較的大きなトルクをトルク指令Tm1*に設定してエンジン22の回転数Neを迅速に増加させる。エンジン22の回転数Neが共振回転数帯を通過したか共振回転数帯を通過するのに必要な時間以降の時間t12にエンジン22を安定して回転数Nref以上でモータリングすることができるトルクをトルク指令Tm1*に設定し、電力消費や駆動軸としてのリングギヤ軸32aにおける反力を小さくする。そして、エンジン22の回転数Neが回転数Nrefに至った時間t13からレート処理を用いてトルク指令Tm1*を値0とし、エンジン22の完爆が判定された時間t15から発電用のトルクをトルク指令Tm1*に設定する。ここで、回転数Nrefは、エンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始する回転数である。
Subsequently, the torque command Tm1 * of the motor MG1 is set based on the torque map at the time of starting, the elapsed time t from the start of starting the
次に、クランク角θに基づいて仮補正トルクTαtmpを設定すると共に(ステップS150)、設定した仮補正トルクTαtmpにゲインkを乗じて補正トルクTαを設定する(ステップS160)。仮補正トルクTαtmpは、実施例ではクランク角θと仮補正トルクTαtmpとの関係を予め設定して仮補正トルク設定用マップとしてROM74に記憶しておき、クランク角θが与えられるとマップから対応する仮補正トルクTαtmpを導出して設定するものとした。エンジン22をクランキングすると、各気筒は、吸気・圧縮・膨張・排気の4つの行程を繰り返すが、燃料噴射や点火は行なわれないため、シリンダ内の圧力は圧縮行程で高くなり膨張行程で低くなる。こうしたシリンダ内の圧力変化は、ピストンを介してエンジン22のクランクシャフト26にトルクとして作用する。吸気行程や排気行程でもシリンダ内に若干の圧力変化が生じるが、圧縮行程や膨張行程に比してその大きさは小さいため無視することができる。クランクシャフト26に作用するトルクは、動力分配統合機構30を介して駆動軸としてのリングギア軸32aに作用するから、シリンダ内の圧力変化に基づくトルク脈動としてリングギヤ軸32aにも現われることになる。図7にシリンダ内の圧力変化に基づいてリングギア軸32aに作用するトルクとクランク角θとの関係の一例とリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするための抑制トルクとクランク角θとの関係の一例を示す。図中、破線がリングギア軸32aに作用するトルクとクランク角θとの関係を示し、実線が抑制トルクとクランク角θとの関係を示す。シリンダ内の圧力変化に基づいてリングギヤ32aに作用するトルクは、図示するように、対象の気筒が圧縮行程である下死点(−180°CA)から上死点(0°CA)までの範囲ではエンジン22の回転を抑制する方向に作用し、膨張行程の上死点(0°CA)から下死点(+180°CA)までの範囲ではエンジン22の回転を促進する方向に作用する。したがって、このトルクを打ち消す抑制トルクをリングギヤ軸32aに作用させることにより、クランキング時のリングギヤ軸32aのトルク脈動を低減することができる。抑制トルクは、シリンダ内の圧力変化に基づいてリングギヤ32aに作用するトルクの符号をプラスマイナスを変更すればよく、即ち、圧縮行程の下死点から上死点までの範囲ではエンジン22の回転を促進する方向に作用するトルクとして設定し、膨張行程の上死点から下死点までの範囲ではエンジン22の回転を抑制する方向のトルクとして設定すればよいのである。なお、シリンダ内の圧力変化に基づいてリングギヤ軸32aに作用するトルクは、エンジン22の大きさや特性、例えば吸排気のバルブタイミングなどにより異なるが、実験などにより予め求めることができる。実施例の仮補正トルク設定用マップは、こうした一気筒における抑制トルクをエンジン22の気筒数だけ重ね合わせることによって得ることができるし、クランキング時にリングギヤ軸32aに生じるトルク脈動を求め、これを打ち消すためにモータMG2から作用させるトルクとして得ることもできる。
Next, the temporary correction torque Tαtmp is set based on the crank angle θ (step S150), and the correction torque Tα is set by multiplying the set temporary correction torque Tαtmp by the gain k (step S160). In the embodiment, the temporary correction torque Tαtmp is stored in the
こうして補正トルクTαを設定すると、バッテリ50の出力制限Woutと設定したモータMG1のトルク指令Tm1*に現在のモータMG1の回転数Nm1を乗じて得られるモータMG1の消費電力(発電電力)との偏差をモータMG2の回転数Nm2で割ることによりモータMG2から出力してもよいトルクの上限としてのトルク制限Tmaxを次式(1)により計算すると共に(ステップS170)、補正トルクTαと要求トルクTr*とトルク指令Tm1*と動力分配統合機構30のギヤ比ρとを用いてモータMG2から出力すべきトルクとしての仮モータトルクTm2tmpを次式(2)により計算し(ステップS180)、計算したトルク制限Tmaxと仮モータトルクTm2tmpとを比較して小さい方のトルクをモータMG2のトルク指令Tm2*として設定する(ステップS190)。上述の式(2)は、動力分配統合機構30の回転要素に対する力学的な関係式である。エンジン22をクランキングしている最中における動力分配統合機構30の各回転要素の回転数とトルクとの力学的な関係を示す共線図の一例を図8に示す。図中、左のS軸はモータMG1の回転数Nm1であるサンギヤ31の回転数を示し、C軸はエンジン22の回転数Neであるキャリア34の回転数を示し、R軸はモータMG2の回転数Nm2を減速ギヤ35のギヤ比Grで除したリングギヤ32の回転数Nrを示す。式(2)は、図8の共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、図8中のR軸上の2つの太線矢印は、モータMG1からトルク指令Tm1*のトルクを出力してエンジン22をクランキングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用するトルクと、モータMG2から出力されるトルクTm2*が減速ギヤ35を介してリングギヤ軸32aに作用するトルクとを示している。このようにモータMG2のトルク指令Tm2*を設定することにより、モータMG1によりエンジン22をクランキングする際に駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルすると共にリングギヤ軸32aに作用するトルク脈動を抑制しながら運転者が要求する要求トルクTr*に応じたトルクを出力することができる。
When the correction torque Tα is set in this way, the deviation from the power consumption (generated power) of the motor MG1 obtained by multiplying the output limit Wout of the
Tmax=(Wout−Tm1*・Nm1)/Nm2 …(1)
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ+Tα)/Gr …(2)
Tmax = (Wout−Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (1)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ + Tα) / Gr (2)
こうしてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する(ステップS200)。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm1*でモータMG1が駆動されると共にトルク指令Tm2*でモータMG2が駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
When the torque commands Tm1 * and Tm2 * for the motors MG1 and MG2 are thus set, the set torque commands Tm1 * and Tm2 * are transmitted to the motor ECU 40 (step S200). Receiving the torque commands Tm1 * and Tm2 *, the
次に、トルク指令Tm1*,Tm2*に基づいて設定される仮電圧と昇圧回路55の定格値としての最大電圧Vmaxのうち小さい電圧を電圧指令Vh*として設定する(ステップS210)。ここで、仮電圧は、実施例では、トルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2を駆動したときにエネルギ効率が高くなる関係としてトルク指令Tm1*,Tm2*のうち絶対値が大きい方と仮電圧との関係を予め求めて仮電圧設定用マップとしてROM74に記憶しておき、トルク指令Tm1*,Tm2*が与えられるとその大きい方に対応する仮電圧をマップから導出して設定するものとした。図9に仮電圧設定用マップの一例を示す。電圧指令Vh*が設定されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70は高電圧系が電圧指令Vh*となるよう昇圧回路55のトランジスタT31,T32をスイッチング制御する。
Next, a smaller voltage is set as the voltage command Vh * between the temporary voltage set based on the torque commands Tm1 * and Tm2 * and the maximum voltage Vmax as the rated value of the booster circuit 55 (step S210). Here, in the embodiment, the temporary voltage has a larger absolute value among the torque commands Tm1 * and Tm2 * as a relationship in which energy efficiency becomes higher when the motors MG1 and MG2 are driven by the torque commands Tm1 * and Tm2 *. The relationship with the temporary voltage is obtained in advance and stored in the
そして、エンジン22の回転数Neが回転数Nref以上であるか否かを判定し(ステップS220)、エンジン22の回転数Neが回転数Nref未満のときにはステップS120に戻ってステップS120〜S220の処理を繰り返す。一方、エンジン22の回転数Neが回転数Nref以上に至ったときには燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号をエンジンECU24に送信し(ステップS230)、エンジン22が完爆するのを待って(ステップS240)、本ルーチンを終了する。なお、燃料噴射制御と点火制御とを開始する制御信号を受信したエンジンECU24は、燃料噴射弁からの燃料噴射の制御と点火プラグによる点火の制御を開始する。
Then, it is determined whether or not the rotational speed Ne of the
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、始動前の運転を停止している状態のエンジン22のクランクシャフト26の停止位置であるクランク角θが圧縮上死点(TDC)の直前の位置から遠くなるほど大きくなる傾向に設定されるゲインkをシリンダ内の圧力変化に基づいてリングギア軸32aに作用するトルクをキャンセルするための抑制トルクに基づいて設定された仮補正トルクTαtmpに乗じて補正トルクTαを設定し、この補正トルクTαとクランキングに伴ってリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクと要求トルクTr*との和のトルクがリングギヤ軸32aに作用するようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータMG2を制御することにより、エンジン22をクランキングする際のトルク脈動により生じる振動を抑制することができる。しかも、始動前のクランク角θに基づいてゲインkを設定して補正トルクTαを設定するから、始動前のクランク角θに応じた大きさの補正トルクTαとすることができ、始動前のクランク角θに応じてより適正にエンジン22をクランキングする際のトルク脈動により生じる振動を抑制することができる。したがって、必要以上に大きな補正トルクTαを設定しないから、必要以上に大きなトルク指令Tm2*を設定することがない。この結果、昇圧回路55による昇圧を過剰に行なうことを抑制することができると共に電力消費を抑制することができる。もとより、エンジン22をクランキングしている最中でも要求トルクTr*を出力して走行することができる。
According to the hybrid vehicle 20 of the embodiment described above, the crank angle θ, which is the stop position of the crankshaft 26 of the
実施例のハイブリッド自動車20では、始動前のクランク角θが圧縮上死点(TDC)の直前の位置から遠くなるほど大きくなる傾向にゲインkを設定するものとしたが、実験などにより始動前のクランク角θが圧縮上死点(TDC)の直前の位置から遠くなるほどゲインkが大きくなる傾向にないときには、実験などにより得られた始動前のクランク角θとゲインkとの関係に基づいてゲインkを設定するものとしてもよい。 In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the gain k is set so that the crank angle θ before starting increases as the distance from the position immediately before the compression top dead center (TDC) increases. When the gain k does not tend to increase as the angle θ becomes farther from the position immediately before the compression top dead center (TDC), the gain k is determined based on the relationship between the crank angle θ before starting and the gain k obtained by experiments or the like. May be set.
実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転を停止するときには、エンジン22のいずれかの気筒が圧縮上死点(TDC)の直前の目標停止位置で停止するようモータMG1を制御するものとしたが、エンジン22の運転を停止するときにエンジン22が目標停止位置で停止するようモータMG1を制御しないものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, when the operation of the
実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介してモータMG2をリングギヤ軸32aに取り付けるものとしたが、減速ギヤ35に代えて変速機を介してモータMG2をリングギヤ軸32aに取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ35や変速機を介さずにモータMG2をリングギヤ軸32aに取り付けるものとしてよい。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the motor MG2 is attached to the
実施例のハイブリッド自動車20では、バッテリ50からの電力を昇圧回路55により昇圧してモータMG1,MG2を駆動するインバータ41,42に供給するものとしたが、こうした昇圧回路55を備えず、バッテリ50からの電力を昇圧せずにモータMG1,MG2を駆動するインバータ41,42に供給するものとしても構わない。
In the hybrid vehicle 20 of the embodiment, the electric power from the
ここで、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、モータMG1が「発電機」に相当し、動力分配統合機構30が「3軸式動力入出力手段」に相当し、モータMG2が「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、クランク角センサ23とクランク角センサ23からのクランク角θを格納するエンジンECU24とが「回転位置検出手段」に相当し、クランク角θが圧縮上死点(TDC)の直前の位置から遠いほど大きくなる傾向に制振制御に用いるゲインkを設定する図3の始動時駆動制御ルーチンのステップS110の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「ゲイン設定手段」に相当し、クランク角θに基づく仮補正トルクTαtmpにゲインkを乗じて補正トルクTαを設定する図3の始動時駆動制御ルーチンのステップS150,S160の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「制振トルク設定手段」に相当し、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定する図3の始動時駆動制御ルーチンのステップS130の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70が「要求トルク設定手段」に相当する。そして、エンジン22がクランキングされて始動するようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に補正トルクTαとクランキングに伴ってリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクと要求トルクTr*との和のトルクがリングギヤ軸32aに作用するようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信すると共にエンジン22の回転数Neが回転数Nref以上に至ったときに燃料噴射制御と点火制御を開始する制御信号をエンジンECU24に送信する図3の始動時駆動制御ルーチンのステップS140やS170〜S230の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と、トルク指令Tm1*,Tm2*を受信してトルク指令Tm1*,Tm2*に相当するトルクが出力されるようモータMG1,MG2を制御するモータECU40と、燃料噴射制御と点火制御を開始する制御信号を受信してエンジン22の燃料噴射制御や点火制御を開始するエンジンECU24とが「制御手段」に相当する。また、昇圧回路55が「昇圧手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the
ここで、「内燃機関」としては、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関に限定されるものではなく、水素エンジンなど如何なるタイプの内燃機関であっても構わない。「発電機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG1に限定されるものではなく、誘導電動機など、動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの発電機としても構わない。「3軸式動力入出力手段」としては、上述の動力分配統合機構30に限定されるものではなく、ダブルピニオン式の遊星歯車機構を用いるものや複数の遊星歯車機構を組み合わせて4以上の軸に接続されるものやデファレンシャルギヤのように遊星歯車とは異なる作動作用を有するものなど、車軸に連結された駆動軸と内燃機関の出力軸と発電機の回転軸との3軸に所定のギヤ比をもって接続され、3軸のうちのいずれか2軸に入出力される動力に基づいて残余の軸に動力を入出力するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機」としては、同期発電電動機として構成されたモータMG2に限定されるものではなく、誘導電動機など、駆動軸に動力を入出力可能なものであれば如何なるタイプの電動機であっても構わない。「蓄電手段」としては、二次電池としてのバッテリ50に限定されるものではなく、キャパシタなど、発電機と電力のやりとりが可能であれば如何なるものとしても構わない。「回転位置検出手段」としては、クランク角センサ23とクランク角センサ23からのクランク角θを格納するエンジンECU24に限定されるものではなく、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置を検出するものであれば如何なるものとしても構わない。「ゲイン設定手段」としては、ランク角θが圧縮上死点(TDC)の直前の位置から遠いほど大きくなる傾向に制振制御に用いるゲインkを設定するものに限定されるものではなく、内燃機関を始動する直前の内燃機関の出力軸の回転位置に基づいてゲインを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制振トルク設定手段」としては、クランク角θに基づく仮補正トルクTαtmpにゲインkを乗じて補正トルクTαを設定するものに限定されるものではなく、設定したゲインを用いて内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「要求トルク設定手段」としては、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定するものに限定されるものではなく、アクセル開度Accだけに基づいて要求トルクを設定するものとしたり、走行経路が予め設定されているものにあっては走行経路における走行位置に基づいて要求トルクを設定するものとしたりするなど、走行のために駆動軸に要求される要求トルクを設定するものであれば如何なるものとしても構わない。「制御手段」としては、ハイブリッド用電子制御ユニット70とエンジンECU24とモータECU40とからなる組み合わせに限定されるものではなく単一の電子制御ユニットにより構成されるなどとしてもよい。また、「制御手段」としては、エンジン22を始動するときに、エンジン22がクランキングされて始動するようモータMG1とエンジン22を制御すると共に補正トルクTαとクランキングに伴ってリングギヤ軸32aに作用するトルクをキャンセルするトルクと要求トルクTr*との和のトルクがリングギヤ軸32aに作用するようモータMG2を制御するものに限定されるものではなく、内燃機関を始動するときには、内燃機関がクランキングされて始動されるよう発電機と内燃機関とを制御すると共に内燃機関のクランキングに伴って駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと要求トルクと制振トルクとの和のトルクが駆動軸に出力されるよう電動機を制御するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power using a hydrocarbon fuel such as gasoline or light oil, and may be any type of internal combustion engine such as a hydrogen engine. The “generator” is not limited to the motor MG1 configured as a synchronous generator motor, and may be any type of generator such as an induction motor that can input and output power. The “three-axis power input / output means” is not limited to the power distribution /
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための最良の形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. It is an example for specifically explaining the best mode for doing so, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、ハイブリッド車の製造産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the hybrid vehicle manufacturing industry.
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランク角センサ、24 エンジン用電子制御ユニット(エンジンECU)、26 クランクシャフト、28 ダンパ、30 動力分配統合機構、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、54a 正極母線、54b 負極母線、55 昇圧回路、55a 温度センサ、56 システムメインリレー、57,58 コンデンサ、57a,58a 電圧センサ、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、72 CPU、74 ROM、76 RAM、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32 ダイオード、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32 トランジスタ、L リアクトル。 20 hybrid vehicle, 22 engine, 23 crank angle sensor, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution and integration mechanism, 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 33 pinion gear, 34 Carrier, 35 Reduction gear, 40 Motor electronic control unit (motor ECU), 41, 42 Inverter, 43, 44 Rotation position detection sensor, 50 battery, 51a Voltage sensor, 51b Current sensor, 51c Temperature sensor, 52 Electronic control for battery Unit (battery ECU), 54 power line, 54a positive bus, 54b negative bus, 55 booster circuit, 55a temperature sensor, 56 system main relay, 57, 58 capacitor, 57a, 58a voltage sensor 60, gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 70 hybrid electronic control unit, 72 CPU, 74 ROM, 76 RAM, 80 ignition switch, 81 shift lever, 82 shift position sensor, 83 accelerator pedal, 84 Accelerator pedal position sensor, 85 brake pedal, 86 brake pedal position sensor, 88 vehicle speed sensor, MG1, MG2 motor, D11-D16, D21-D26, D31, D32 diode, T11-T16, T21-T26, T31, T32 transistor, L reactor.
Claims (6)
前記内燃機関を始動する直前の前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
前記検出された回転位置に基づいてゲインを設定するゲイン設定手段と、
前記設定されたゲインを用いて前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定する制振トルク設定手段と、
走行のために前記駆動軸に要求される要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記内燃機関を始動するときには、前記内燃機関がクランキングされて始動されるよう前記発電機と前記内燃機関とを制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと前記設定された要求トルクと前記設定された制振トルクとの和のトルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する制御手段と、
を備えるハイブリッド車。 An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator, connected to any of the three shafts Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shafts based on power input / output to / from two shafts, an electric motor for inputting / outputting power to / from the drive shaft, the generator and the electric motor A hybrid vehicle comprising a storage means capable of exchange,
Rotational position detecting means for detecting the rotational position of the output shaft immediately before starting the internal combustion engine;
Gain setting means for setting a gain based on the detected rotational position;
A damping torque setting means for setting a damping torque for suppressing vibration generated in the drive shaft with cranking of the internal combustion engine using the set gain;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
When starting the internal combustion engine, the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started, and torque acting on the drive shaft accompanying the cranking of the internal combustion engine is canceled. Control means for controlling the electric motor so that a sum of a cancel torque, a set required torque and the set damping torque is output to the drive shaft;
A hybrid car with
前記蓄電手段の電力を昇圧して前記発電機および前記電動機側に供給する昇圧手段を備え、
前記制御手段は、前記昇圧手段の前記発電機および前記電動機側の電圧が前記電動機から出力するトルクが大きいほど高くなる傾向の目標電圧となるよう前記昇圧手段を制御する手段である、
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 4,
Boosting means for boosting the power of the power storage means and supplying it to the generator and the motor side;
The control means is means for controlling the boosting means such that the voltage on the generator and motor side of the boosting means becomes a target voltage that tends to increase as the torque output from the motor increases.
Hybrid car.
前記内燃機関を始動するときには、前記内燃機関を始動する直前の前記出力軸の回転位置に基づいてゲインを設定すると共に該設定したゲインを用いて前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に生じる振動を抑制するための制振トルクを設定し、前記内燃機関がクランキングされて始動されるよう前記発電機と前記内燃機関とを制御すると共に前記内燃機関のクランキングに伴って前記駆動軸に作用するトルクをキャンセルするためのキャンセルトルクと走行のために駆動軸に要求される要求トルクと前記設定した制振トルクとの和のトルクが前記駆動軸に出力されるよう前記電動機を制御する、
ことを特徴とするハイブリッド車の制御方法。 An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, a drive shaft coupled to an axle, an output shaft of the internal combustion engine, and a rotation shaft of the generator, connected to any of the three shafts Three-axis power input / output means for inputting / outputting power to the remaining shafts based on power input / output to / from two shafts, an electric motor for inputting / outputting power to / from the drive shaft, the generator and the electric motor A hybrid vehicle control method comprising:
When starting the internal combustion engine, a gain is set based on the rotational position of the output shaft immediately before the internal combustion engine is started, and the drive shaft is applied to the drive shaft along with cranking of the internal combustion engine using the set gain. A damping torque for suppressing the generated vibration is set, the generator and the internal combustion engine are controlled so that the internal combustion engine is cranked and started, and the drive shaft is driven along with the cranking of the internal combustion engine. The motor is controlled so that a sum of a cancel torque for canceling the torque acting on the drive shaft, a required torque required for the drive shaft for traveling and the set damping torque is output to the drive shaft. ,
A control method for a hybrid vehicle.
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