JP2010089695A - Hybrid car and method of controlling the same - 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する。 The present invention relates to a hybrid vehicle and a control method thereof.
従来、この種の車両としては、エンジンの出力軸がダンパなどのねじれ要素を介して車軸側の後段軸に接続された車両において、出力軸の回転数と後段軸の回転数との差に基づいてねじれ要素のねじれを検出するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車両では、検出されたねじれに基づいてエンジンへの燃料噴射量を設定することにより、ねじれ要素のねじれに起因する車両の振動を抑制している。
エンジンと、発電機と、エンジンの出力軸と発電機の回転軸と車軸に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を出力する電動機と、を備えるハイブリッド車では、走行のために駆動軸に要求される要求トルクを設定し、この要求トルクに基づいてエンジンから出力すべきパワーを設定すると共に設定したパワーを出力するためのエンジンの運転ポイントを設定し、エンジンが設定した運転ポイントで運転されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと発電機と電動機とが制御される。一方、エンジンからの出力は、空気密度や吸入空気量,燃料噴射料,点火時期などの制御項目のいずれかに少しでも誤差が生じると所望の出力とはならないため、運転ポイントを設定して運転したとしても設定したパワーをエンジンから出力しているとは限らない。この結果、エンジンからのパワーに誤差が生じる分だけ要求トルクとは異なるトルクを駆動軸に出力して走行することになる。これらのことを考慮すると、エンジンからのパワーに誤差が生じたとしても、要求トルクにより近いトルクを駆動軸に出力して走行することが望まれる。また、エンジンと、エンジンの出力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続された変速機と、出力軸または駆動軸に動力を出力する電動機と、を備えるハイブリッド車では、走行のために駆動軸に要求される要求トルクを設定し、この要求トルクに基づいてエンジンから出力すべきトルクを設定し、エンジンから設定したトルクが出力されると共に要求トルクが駆動軸に出力されるようエンジンと電動機とが制御されるが、こうしたハイブリッド車においても、エンジンから出力されるトルクに誤差が生じる分だけ要求トルクとは異なるトルクを駆動軸に出力して走行することになる。このため、エンジンから出力されるトルクに誤差が生じたとしても、要求トルクにより近いトルクを駆動軸に出力して走行することが望まれる。 An engine, a generator, a planetary gear mechanism in which three rotating elements are connected to an output shaft of the engine, a rotating shaft of the generator, and a driving shaft connected to the axle; an electric motor that outputs power to the driving shaft; In a hybrid vehicle equipped with the engine, the required torque required for the drive shaft for traveling is set, the power to be output from the engine is set based on the required torque, and the engine operating point for outputting the set power The engine, the generator, and the motor are controlled such that the engine is operated at the set operation point and the required torque is output to the drive shaft. On the other hand, the output from the engine does not become the desired output if any error occurs in any of the control items such as air density, intake air volume, fuel injection charge, ignition timing, etc. Even if it does, it does not necessarily output the set power from the engine. As a result, the vehicle travels by outputting a torque different from the required torque to the drive shaft as much as an error occurs in the power from the engine. Considering these, even if an error occurs in the power from the engine, it is desirable to travel by outputting a torque closer to the required torque to the drive shaft. In a hybrid vehicle comprising an engine, a transmission connected to the output shaft of the engine and a drive shaft connected to the axle, and an electric motor that outputs power to the output shaft or the drive shaft, the hybrid vehicle is driven for traveling. The required torque required for the shaft is set, the torque to be output from the engine is set based on the required torque, and the engine and the electric motor are output so that the set torque is output from the engine and the required torque is output to the drive shaft. However, even in such a hybrid vehicle, a torque different from the required torque is output to the drive shaft as much as an error occurs in the torque output from the engine. For this reason, even if an error occurs in the torque output from the engine, it is desired to travel by outputting a torque closer to the required torque to the drive shaft.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、走行のために要求される要求トルクにより近いトルクによって走行することを主目的とする。 The main object of the hybrid vehicle and its control method of the present invention is to travel with a torque closer to the required torque required for traveling.
本発明のハイブリッド車およびその制御方法は、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 of the present invention and its control method employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の第1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、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して3つの回転要素のうち第1の回転要素が直接連結された入力軸が接続されると共に前記発電機の回転軸に第2の回転要素が接続され、且つ、車軸に連結された駆動軸に第3の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記入力軸の回転数である入力軸回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、
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、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイントを設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントにおける目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定する発電機トルク指令設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定する機関トルク推定手段と、
前記推定された機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する電動機トルク指令設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された発電機トルク指令により前記発電機が駆動されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動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 first hybrid vehicle of the present invention is
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, and an input shaft in which a first rotation element among three rotation elements is directly connected to an output shaft of the internal combustion engine via a torsion element are connected and A planetary gear mechanism in which a second rotating element is connected to a rotating shaft of a generator and a third rotating element is connected to a driving shaft connected to an axle, and an electric motor capable of inputting and outputting power to the driving shaft And a power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor,
Output shaft rotational speed detection means for detecting an output shaft rotational speed that is the rotational speed of the output shaft;
Input shaft rotational speed detection means for detecting the input shaft rotational speed which is the rotational speed of the input shaft;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
A target operating point for setting a target operating point consisting of a target rotational speed and a target torque for operating the internal combustion engine based on the set required torque;
Generator torque command setting means for setting a generator torque command that is a torque command of the generator so that the internal combustion engine is operated at a target rotational speed at the set target operation point;
Output from the internal combustion engine based on the torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. Engine torque estimating means for estimating the engine torque that is
The electric motor such that a torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Motor torque command setting means for setting a motor torque command which is a torque command of
The internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine and the generator are controlled so as to be driven by the set generator torque command, and the set electric motor Control means for controlling the electric motor so that the electric motor is driven by a torque command;
It is a summary to provide.
この本発明の第1のハイブリッド車では、走行のために車軸に連結された駆動軸に要求される要求トルクを設定すると共に、設定した要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、設定した目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定し、内燃機関の出力軸の回転数である出力軸回転数と入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算されるねじれ要素のねじれ角とねじれ要素のバネ定数とに基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、推定した機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを設定した要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に出力されるよう電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する。そして、設定した目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定した発電機トルク指令により発電機が駆動されるよう内燃機関と発電機とを制御し、設定した電動機トルク指令により電動機が駆動されるよう電動機を制御する。ねじれ要素を介して内燃機関の出力軸と車軸側の入力軸とが接続されている場合、内燃機関側から入力軸に作用するトルクはねじれ要素のねじれに起因するトルクに相当する。したがって、内燃機関を運転している際には、入力軸の回転数やその上昇の程度などにもよるが、ねじれ要素のねじれ角は、内燃機関の出力を示すものと考えることができる。このため、本発明の第1のハイブリッド車では、ねじれ要素のねじれ角に基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定するのである。これにより、実際に内燃機関から出力されているトルクとして機関トルクを推定することができる。そして、こうして推定される機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に作用するよう電動機トルク指令を設定して電動機を制御することにより、要求トルクにより近いトルクによって走行することができる。 In the first hybrid vehicle of the present invention, the required torque required for the drive shaft connected to the axle for travel is set, and the target rotational speed at which the internal combustion engine should be operated based on the set required torque, A target operating point consisting of the target torque is set, a generator torque command that is a torque command of the generator is set so that the internal combustion engine is operated at the target rotational speed at the set target operating point, and the output shaft of the internal combustion engine is set. Output from the internal combustion engine based on the torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft speed that is the rotation speed and the input shaft speed that is the rotation speed of the input shaft. Torque obtained by subtracting the torque that acts on the drive shaft when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the set required torque. Setting the motor torque command and the torque command of the electric motor so as to be output to the drive shaft from the motive. The internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the internal combustion engine and the generator are controlled so as to be driven by the set generator torque command, and the motor is driven by the set motor torque command. Control the motor. When the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft on the axle side are connected via the torsion element, the torque acting on the input shaft from the internal combustion engine side corresponds to the torque caused by the torsion of the torsion element. Therefore, when the internal combustion engine is operating, the twist angle of the torsion element can be considered to indicate the output of the internal combustion engine, although it depends on the rotational speed of the input shaft and the degree of its increase. Therefore, in the first hybrid vehicle of the present invention, the engine torque, which is the torque output from the internal combustion engine, is estimated based on the twist angle of the twist element. Thereby, the engine torque can be estimated as the torque actually output from the internal combustion engine. The motor torque command is set so that the torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the motor acts on the drive shaft. By controlling, the vehicle can travel with a torque closer to the required torque.
こうした本発明の第1のハイブリッド車において、前記発電機トルク指令設定手段は、前記推定された機関トルクに基づくフィードフォワード項と、前記検出された出力軸回転数と前記設定された目標運転ポイントにおける目標回転数との差を減少させるフィードバック項とを加算して前記発電機トルク指令を設定する手段である、ものとすることもできる。上述したように、機関トルクは実際に内燃機関から出力されているトルクとして推定されるため、機関トルクに基づいて発電機トルク指令を設定することにより、内燃機関を目標回転数により近い回転数で運転することができる。 In such a first hybrid vehicle of the present invention, the generator torque command setting means includes a feedforward term based on the estimated engine torque, the detected output shaft rotational speed, and the set target operating point. The generator torque command may be set by adding a feedback term that reduces the difference from the target rotational speed. As described above, the engine torque is estimated as the torque that is actually output from the internal combustion engine. Therefore, by setting the generator torque command based on the engine torque, the internal combustion engine can be rotated at a speed closer to the target speed. You can drive.
本発明の第2のハイブリッド車は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して直接接続された入力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続されて該入力軸の動力を変更可能な変速比をもって該駆動軸に伝達する変速手段と、前記入力軸または前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記入力軸の回転数である入力軸回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、
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、
前記設定された要求トルクと前記変速手段の変速比とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定する機関トルク推定手段と、
前記推定された機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する電動機トルク指令設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御すると共に前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動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 second hybrid vehicle of the present invention is
Connected to the internal combustion engine, an input shaft directly connected to the output shaft of the internal combustion engine via a torsion element, and a drive shaft connected to the axle, the drive shaft having a gear ratio capable of changing the power of the input shaft A hybrid vehicle comprising: transmission means for transmitting to the motor; an electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft or the drive shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
Output shaft rotational speed detection means for detecting an output shaft rotational speed that is the rotational speed of the output shaft;
Input shaft rotational speed detection means for detecting the input shaft rotational speed which is the rotational speed of the input shaft;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
Target torque setting means for setting a target torque to be output from the internal combustion engine based on the set required torque and a gear ratio of the transmission means;
Output from the internal combustion engine based on the torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. Engine torque estimating means for estimating the engine torque that is
The electric motor such that a torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Motor torque command setting means for setting a motor torque command which is a torque command of
Control means for controlling the internal combustion engine so that the set target torque is output from the internal combustion engine and controlling the electric motor so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command;
It is a summary to provide.
この本発明の第2のハイブリッド車では、走行のために車軸に連結された駆動軸に要求される要求トルクを設定し、設定した要求トルクと変速手段の変速比とに基づいて内燃機関から出力すべき目標トルクを設定し、内燃機関の出力軸の回転数である出力軸回転数と入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算されるねじれ要素のねじれ角とねじれ要素のバネ定数とに基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、推定した機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを設定した要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に出力されるよう電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する。そして、設定した目標トルクが内燃機関から出力されるよう内燃機関を制御すると共に設定した電動機トルク指令により電動機が駆動されるよう電動機を制御する。上述したように、ねじれ要素のねじれ角は内燃機関の出力を示すものと考えることができるから、ねじれ要素のねじれ角に基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定することにより、実際に内燃機関から出力されているトルクとして機関トルクを推定することができる。そして、こうして推定される機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に作用するよう電動機トルク指令を設定して電動機を制御することにより、要求トルクにより近いトルクによって走行することができる。 In the second hybrid vehicle of the present invention, the required torque required for the drive shaft connected to the axle for traveling is set, and output from the internal combustion engine based on the set required torque and the transmission gear ratio. The torsion angle and torsion of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotation speed that is the rotation speed of the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft rotation speed that is the rotation speed of the input shaft The engine torque, which is the torque output from the internal combustion engine, is estimated based on the spring constant of the element, and the torque that acts on the drive shaft when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is subtracted from the set required torque. An electric motor torque command, which is a torque command for the electric motor, is set so that the obtained torque is output from the electric motor to the drive shaft. The internal combustion engine is controlled so that the set target torque is output from the internal combustion engine, and the electric motor is controlled so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command. As described above, since the twist angle of the torsion element can be considered to indicate the output of the internal combustion engine, by estimating the engine torque that is the torque output from the internal combustion engine based on the twist angle of the twist element. The engine torque can be estimated as the torque actually output from the internal combustion engine. The motor torque command is set so that the torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the motor acts on the drive shaft. By controlling, the vehicle can travel with a torque closer to the required torque.
こうした本発明の第1または第2のハイブリッド車において、前記機関トルク推定手段は、前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差を積分計算することにより演算される前記ねじれ要素のねじれ角と該ねじれ要素のバネ定数とを乗じることにより前記機関トルクを推定する手段であるものとすることもできる。 In such a first or second hybrid vehicle of the present invention, the engine torque estimating means is operated by integrating and calculating the difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. The engine torque may be estimated by multiplying a twist angle of the twist element and a spring constant of the twist element.
本発明の第1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、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して3つの回転要素のうち第1の回転要素が直接連結された入力軸が接続されると共に前記発電機の回転軸に第2の回転要素が接続され、且つ、車軸に連結された駆動軸に第3の回転要素が接続された遊星歯車機構と、前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、
(a)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し、
(b)前記設定した要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
(c)前記出力軸の回転数である出力軸回転数と前記入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、
(d)前記設定した目標運転ポイントにおける目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定し、
(e)前記推定した機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定した要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定し、
(f)前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した発電機トルク指令により前記発電機が駆動されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記設定した電動機トルク指令により前記電動機が駆動されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
The first hybrid vehicle control method of the present invention comprises:
An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, and an input shaft in which a first rotation element among three rotation elements is directly connected to an output shaft of the internal combustion engine via a torsion element are connected and A planetary gear mechanism in which a second rotating element is connected to a rotating shaft of a generator and a third rotating element is connected to a driving shaft connected to an axle, and an electric motor capable of inputting and outputting power to the driving shaft And a power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor, and a control method of a hybrid vehicle comprising:
(A) setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
(B) setting a target operating point consisting of a target rotational speed and a target torque for operating the internal combustion engine based on the set required torque;
(C) The torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotation speed that is the rotation speed of the output shaft and the input shaft rotation speed that is the rotation speed of the input shaft And estimating the engine torque which is the torque output from the internal combustion engine based on
(D) setting a generator torque command that is a torque command of the generator so that the internal combustion engine is operated at a target rotational speed at the set target operating point;
(E) The torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Set the motor torque command, which is the torque command of the motor,
(F) controlling the internal combustion engine and the generator so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the generator is driven by the set generator torque command; Controlling the electric motor so that the electric motor is driven by a torque command;
This is the gist.
この本発明の第1のハイブリッド車の制御方法では、走行のために車軸に連結された駆動軸に要求される要求トルクを設定すると共に、設定した要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、内燃機関の出力軸の回転数である出力軸回転数と入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算されるねじれ要素のねじれ角とねじれ要素のバネ定数とに基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、設定した目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定し、推定した機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを設定した要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に出力されるよう電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する。そして、設定した目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定した発電機トルク指令により発電機が駆動されるよう内燃機関と発電機とを制御し、設定した電動機トルク指令により電動機が駆動されるよう電動機を制御する。上述したように、ねじれ要素のねじれ角は内燃機関の出力を示すものと考えることができるため、ねじれ要素のねじれ角に基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定することにより、実際に内燃機関から出力されているトルクとして機関トルクを推定することができる。そして、こうして推定される機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に作用するよう電動機トルク指令を設定して電動機を制御することにより、要求トルクにより近いトルクによって走行することができる。 In the first hybrid vehicle control method of the present invention, the required torque required for the drive shaft connected to the axle for traveling is set, and the target for operating the internal combustion engine based on the set required torque is set. A target operating point consisting of the rotational speed and the target torque is set, and the calculation is based on the difference between the output shaft rotational speed, which is the rotational speed of the output shaft of the internal combustion engine, and the input shaft rotational speed, which is the rotational speed of the input shaft. Based on the twist angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element, the engine torque that is the torque output from the internal combustion engine is estimated, and the generator is operated so that the internal combustion engine is operated at the target rotational speed at the set target operation point. Is obtained by subtracting the torque that acts on the drive shaft when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the set required torque. Torque sets the motor torque command and the torque command of the electric motor so as to be output to the drive shaft from the motor. The internal combustion engine is operated at the set target operating point, and the internal combustion engine and the generator are controlled so as to be driven by the set generator torque command, and the motor is driven by the set motor torque command. Control the motor. As described above, since the torsion angle of the torsion element can be considered to indicate the output of the internal combustion engine, by estimating the engine torque, which is the torque output from the internal combustion engine, based on the torsion angle of the torsion element. The engine torque can be estimated as the torque actually output from the internal combustion engine. The motor torque command is set so that the torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the motor acts on the drive shaft. By controlling, the vehicle can travel with a torque closer to the required torque.
本発明の第2のハイブリッド車の制御方法は、
内燃機関と、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して直接接続された入力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続されて前記入力軸の動力を変更可能な変速比をもって前記駆動軸に伝達する変速手段と、前記入力軸または前記駆動軸に動力を入出力可能な電動機と、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、
(a)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し、
(b)前記設定した要求トルクと前記変速手段の変速比とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標トルクを設定し、
(c)前記出力軸の回転数である出力軸回転数と前記入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、
(d)前記推定した機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定し、
(e)前記設定した目標トルクが前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御すると共に前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動されるよう前記電動機を制御する、
ことを要旨とする。
The second hybrid vehicle control method of the present invention comprises:
The drive shaft connected to an internal combustion engine, an input shaft directly connected to the output shaft of the internal combustion engine via a torsion element, and a drive shaft connected to an axle to change the power of the input shaft. A hybrid vehicle control method comprising: transmission means for transmitting to the motor; an electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft or the drive shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
(B) setting a target torque to be output from the internal combustion engine based on the set required torque and the speed ratio of the transmission means;
(C) The torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotation speed that is the rotation speed of the output shaft and the input shaft rotation speed that is the rotation speed of the input shaft And estimating the engine torque which is the torque output from the internal combustion engine based on
(D) A torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Set the motor torque command, which is the torque command of the motor,
(E) controlling the internal combustion engine so that the set target torque is output from the internal combustion engine and controlling the electric motor so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command;
This is the gist.
この本発明の第2のハイブリッド車の制御方法では、走行のために車軸に連結された駆動軸に要求される要求トルクを設定し、設定した要求トルクと変速手段の変速比とに基づいて内燃機関から出力すべき目標トルクを設定し、内燃機関の出力軸の回転数である出力軸回転数と入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算されるねじれ要素のねじれ角とねじれ要素のバネ定数とに基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、推定した機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを設定した要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に出力されるよう電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する。そして、設定した目標トルクが内燃機関から出力されるよう内燃機関を制御すると共に設定した電動機トルク指令により電動機が駆動されるよう電動機を制御する。上述したように、ねじれ要素のねじれ角は内燃機関の出力を示すものと考えることができるから、ねじれ要素のねじれ角に基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定することにより、実際に内燃機関から出力されているトルクとして機関トルクを推定することができる。そして、こうして推定される機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に作用するよう電動機トルク指令を設定して電動機を制御することにより、要求トルクにより近いトルクによって走行することができる。 In the second hybrid vehicle control method of the present invention, the required torque required for the drive shaft connected to the axle is set for traveling, and the internal combustion engine is set based on the set required torque and the transmission gear ratio. The target torque to be output from the engine is set, and the torsion of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotational speed that is the rotational speed of the output shaft of the internal combustion engine and the input shaft rotational speed that is the rotational speed of the input shaft A request that estimates the engine torque, which is the torque output from the internal combustion engine, based on the angle and the spring constant of the torsion element, and sets the torque that acts on the drive shaft when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine A motor torque command, which is a torque command of the motor, is set so that torque obtained by subtracting from the torque is output from the motor to the drive shaft. The internal combustion engine is controlled so that the set target torque is output from the internal combustion engine, and the electric motor is controlled so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command. As described above, since the twist angle of the torsion element can be considered to indicate the output of the internal combustion engine, by estimating the engine torque that is the torque output from the internal combustion engine based on the twist angle of the twist element. The engine torque can be estimated as the torque actually output from the internal combustion engine. The motor torque command is set so that the torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine from the motor acts on the drive shaft. By controlling, the vehicle can travel with a torque closer to the required torque.
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、本発明の第1実施例としてのハイブリッド自動車20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、図示するように、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に取り付けられた減速ギヤ35と、この減速ギヤ35に接続されたモータMG2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 as a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hybrid vehicle 20 of 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ポジションセンサ23からのクランクポジション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、クランクポジションセンサ23からのクランクポジション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には入力軸としてのキャリア軸34aとダンパ28とを介してエンジン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がそれぞれ後段されており、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、いずれも発電機として駆動することができると共に電動機として駆動でき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を介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。インバータ41,42とバッテリ50とを接続する電力ライン54は、各インバータ41,42が共用する正極母線および負極母線として構成されており、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータで消費することができるようになっている。したがって、バッテリ50は、モータMG1,MG2のいずれかから生じた電力や不足する電力により充放電されることになる。なお、モータMG1,MG2により電力収支のバランスをとるものとすれば、バッテリ50は充放電されない。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。なお、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。
The motor MG1 and the motor MG2 are both configured as well-known synchronous generator motors that can be driven as generators and can be driven as motors, and exchange power with the
バッテリ50は、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図示しない電圧センサからの端子間電圧,バッテリ50の出力端子に接続された電力ライン54に取り付けられた図示しない電流センサからの充放電電流,バッテリ50に取り付けられた温度センサ51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により検出された充放電電流の積算値に基づいて残容量(SOC)を演算したり、演算した残容量(SOC)と電池温度Tbとに基づいてバッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算している。なお、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、電池温度Tbに基づいて入出力制限Win,Woutの基本値を設定し、バッテリ50の残容量(SOC)に基づいて出力制限用補正係数と入力制限用補正係数とを設定し、設定した入出力制限Win,Woutの基本値に補正係数を乗じることにより設定することができる。
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、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第1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。
The hybrid vehicle 20 of the first embodiment configured in this way is the required torque to be output to the
次に、こうして構成された第1実施例のハイブリッド自動車20の動作について説明する。図2はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the hybrid vehicle 20 of the first embodiment configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a drive control routine executed by the hybrid
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、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,モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2,バッテリ50の入出力制限Win,Wout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S100)。ここで、エンジン22の回転数Neは、クランクポジションセンサ23からの信号に基づいて演算されたものをエンジンECU24から通信により入力するものとした。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により検出されたモータMG1,MG2の回転子の回転位置に基づいて演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。さらに、バッテリ50の入出力制限Win,Woutは、バッテリ50の電池温度Tbとバッテリ50の残容量(SOC)とに基づいて設定されたものをバッテリECU52から通
信により入力するものとした。
When the drive control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρ(サンギヤ31の歯数/リングギヤ32の歯数)と減速ギヤ35の減速比Grとに基づいて入力軸としてのキャリア軸34aの回転数Ncを次式(1)により計算し(ステップS110)、エンジン22の回転数Neからキャリア軸34aの回転数Ncを減じた値を積分してダンパ28のねじれ角θを次式(2)により演算し(ステップ120)、演算したねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることによりエンジン22から出力されていると推定される推定出力トルクTeestを演算する(ステップS130)。このようにエンジン22の推定出力トルクTeestをダンパ28のねじれ角θに基づいて演算するのは、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト26がダンパ28を介して入力軸としてのキャリア軸34aに接続されている場合、エンジン22側からキャリア軸34aに作用するトルクは、基本的にダンパ28のねじれに応じてキャリア軸34aに作用するトルクに相当することに基づく。
When the data is input in this way, the input rotation speeds Nm1 and Nm2 of the motors MG1 and MG2, the gear ratio ρ of the power distribution and integration mechanism 30 (the number of teeth of the
Nc=(ρ・Nm1+Nm2/Gr)/(1+ρ) (1)
θ=2π・∫(Ne-Nc)dt (2)
Nc = (ρ ・ Nm1 + Nm2 / Gr) / (1 + ρ) (1)
θ = 2π ・ ∫ (Ne-Nc) dt (2)
次に、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*とエンジン22に要求される要求パワーPe*とを設定する(ステップS140)。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3に要求トルク設定用マップの一例を示す。要求パワーPe*は、設定した要求トルクTr*にリングギヤ軸32aの回転数Nrを乗じたものとバッテリ50が要求する充放電要求パワーPb*とロスLossとの和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(Nr=k・V)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(Nr=Nm2/Gr)によって求めることができる。
Next, the required torque Tr * to be output to the
続いて、設定した要求パワーPe*に基づいてエンジン22を運転すべき運転ポイントとしての目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する(ステップS150)。この設定は、エンジン22を効率よく動作させる動作ラインと要求パワーPe*とに基づいて行なわれる。エンジン22の動作ラインの一例と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定する様子を図4に示す。図示するように、目標回転数Ne*と目標トルクTe*は、動作ラインと要求パワーPe*(Ne*×Te*)が一定の曲線との交点により求めることができる。
Subsequently, a target rotational speed Ne * and a target torque Te * are set as operating points at which the
次に、エンジン22の目標回転数Ne*とモータMG2の回転数Nm2と動力分配統合機構30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて次式(3)によりモータMG1の目標回転数Nm1*を計算すると共に計算した目標回転数Nm1*と入力したモータMG1の回転数Nm1とエンジン22の推定出力トルクTeestと動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいて式(4)によりモータMG1のトルク指令Tm1*を計算して設定する(ステップS160)。ここで、式(3)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からパワーを出力している状態で走行しているときの動力分配統合機構30の回転要素における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5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(3)は、この共線図を用いれば容易に導くことができる。なお、R軸上の2つの太線矢印は、モータMG1から出力されたトルクTm1がリングギヤ軸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す。また、式(4)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させるためのフィードバック制御における関係式であり、エンジン22の推定出力トルクTeestに対応するフィードフォワード項と、モータMG1の目標回転数Nm1*と回転数Nm1との差を減少させる比例項と積分項とからなるフィードバック項とで構成されている。ここで、式(4)中、右辺第2項の「k1」は比例項のゲインであり、右辺第3項の「k2」は積分項のゲインである。
Next, using the target rotational speed Ne * of the
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (3)
Tm1*=-ρ・Teest/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (4)
Nm1 * = Ne * ・ (1 + ρ) / ρ-Nm2 / (Gr ・ ρ) (3)
Tm1 * =-ρ ・ Teest / (1 + ρ) + k1 (Nm1 * -Nm1) + k2∫ (Nm1 * -Nm1) dt (4)
そして、要求トルクTr*に設定したトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを次式(5)により計算し(ステップS170)、バッテリ50の入出力制限Win,Woutと設定したトルク指令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下限としてのトルク制限Tm2min,Tm2maxを次式(6)および式(7)により計算すると共に(ステップS180)、設定した仮トルクTm2tmpをトルク制限Tm2min,Tm2maxで制限してモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する(ステップS190)。即ち、モータMG1がトルク指令Tm1*で駆動されるときに駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用するトルクを要求トルクTr*から減じたトルクがモータMG2からリングギヤ軸32aに作用するようモータMG2の仮トルクTm2tmpを設定すると共に、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で仮トルクTm2tmpがモータMG2から出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するのである。ここで、モータMG1のトルク指令Tm1*は、上述したように、エンジン22の推定出力トルクTeestに基づいて設定されるため、モータMG2のトルク指令Tm2*は、エンジン22から推定出力トルクTeestが出力されたときにリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるよう設定されるものとなる。
Then, the torque command Tm1 * set as the required torque Tr * is divided by the gear ratio ρ of the power distribution and
Tm2tmp=(Tr*+Tm1*/ρ)/Gr (5)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (7)
Tm2tmp = (Tr * + Tm1 * / ρ) / Gr (5)
Tm2min = (Win-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (6)
Tm2max = (Wout-Tm1 * ・ Nm1) / Nm2 (7)
こうしてエンジン22の目標回転数Ne*や目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定すると、エンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*についてはモータECU40にそれぞれ送信し(ステップS200)、駆動制御ルーチンを終了する。目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを受信したエンジンECU24は、エンジン22が目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによって示される運転ポイントで運転されるようにエンジン22における吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、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。
Thus, when the target engine speed Ne *, the target torque Te *, and the torque commands Tm1 *, Tm2 * of the motors MG1, MG2 are set, the target engine speed Ne * and the target torque Te * of the
一般に、エンジン22からの出力は、空気密度や吸入空気量,燃料噴射料,点火時期などの制御項目のいずれかに少しでも誤差が生じると所望の出力とはならず、エンジン22のピストンの往復運動やピストンの摩擦による回転抵抗も一様ではない。したがって、目標運転ポイントを設定してエンジン22を運転したとしても、エンジン22からの出力によって実際にキャリア軸34aに作用するトルクは、目標トルクTe*に対してズレが生じるものと考えられる。この結果、エンジン22の目標トルクTe*に基づいてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定した場合、駆動軸としてのリングギヤ軸32aに作用するトルクは、エンジン22から出力されるトルクに誤差が生じる分だけ要求トルクTr*とは異なるトルクになる。このため、第1実施例のハイブリッド自動車20では、ダンパ28のねじれ角θに基づいてエンジン22から実際に出力されているトルクとして推定出力トルクTeestを演算すると共に(ステップS110〜S130)、演算した推定出力トルクTeestに基づいてモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定するのである(ステップS160〜S190)。これにより、エンジン22から出力されるトルクと目標トルクTe*とに誤差が生じたとしても、より目標回転数Ne*に近い回転数でエンジン22を運転させることができると共に、より要求トルクTr*に近いトルクをリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
In general, the output from the
以上説明した第1実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22の回転数Neと入力軸としてのキャリア軸34aの回転数Ncとの差に基いてダンパ28のねじれ角θを演算すると共に演算したダンパ28のねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることによりエンジン22から実際に出力されているトルクとしての推定出力トルクTeestを演算し、演算された推定出力トルクTeestがエンジン22から出力されたときにエンジン22が目標運転ポイントにおける目標回転数Ne*で運転されるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定すると共に設定したトルク指令Tm1*に基づいて駆動軸としてのリングギヤ軸32aに要求トルクTr*が出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するから、より目標回転数Ne*に近い回転数でエンジン22を運転させることができると共に、より要求トルクTr*に近いトルクをリングギヤ軸32aに出力して走行することができる。
According to the hybrid vehicle 20 of the first embodiment described above, the twist angle θ of the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、駆動制御ルーチンにおいて、先にエンジン22の推定トルクTeestを演算し(ステップS110〜S130)、その後に要求トルクTr*やエンジン22の目標運転ポイントを設定するものとしたが(ステップS140,S150)、こうした順序に限定されるものではなく、先に要求トルクTr*やエンジン22の目標運転ポイントを設定してその後にエンジン22の推定トルクTeestを設定するものとしても構わない。
In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, in the drive control routine, the estimated torque Test of the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2に基づいて入力軸としてのキャリア軸34aの回転数Ncを演算するものとしたが、キャリア軸34aの回転位置を検出する電磁ピックアップ式などの回転位置検出センサを備える車両では、回転位置検出センサからの信号に基づいてキャリア軸34aの回転数Ncを演算して検出するものとしても構わない。
In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, the rotational speed Nc of the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、減速ギヤ35を介して駆動軸としてのリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしたが、リングギヤ軸32aにモータMG2を直接取り付けるものとしてもよいし、減速ギヤ35に代えて2段変速や3段変速,4段変速などの変速機を介してリングギヤ軸32aにモータMG2を取り付けるものとしても構わない。
In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, the motor MG2 is attached to the
第1実施例のハイブリッド自動車20では、モータMG2の動力を減速ギヤ35により変速してリングギヤ軸32aに出力するものとしたが、図6の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、モータMG2の動力をリングギヤ軸32aが接続された車軸(駆動輪63a,63bが接続された車軸)とは異なる車軸(図6における車輪64a,64bに接続された車軸)に出力するものとしてもよい。
In the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, the power of the motor MG2 is shifted by the
次に、本発明の第2実施例としてのハイブリッド自動車20Bについて説明する。図7は、第2実施例としてのハイブリッド自動車20Bの構成の概略を示す構成図である。第2実施例のハイブリッド自動車20Bは、図示するように、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入力軸34bに接続されたモータMGと、入力軸34bに接続されると共に駆動輪63a,63bに連結された駆動軸32bに接続されたオートマチックトランスミッション30b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。ここで、第2実施例のハイブリッド自動車20Bの構成において、エンジン22やバッテリ50及びこれらを制御するエンジンECU24やバッテリECU52については、第1実施例で説明したものと同一であり、ハイブリッド用電子制御ユニット70については、オートマチックトランスミッション30bを制御するオートマチックトランスミッション用電子制御ユニット(以下、ATECUという)30cと通信ポートを介して接続されていることを除いて第1実施例で説明したものと同一であるものとし、その詳細な説明については省略する。
Next, a
モータMGは、第1実施例のハイブリッド自動車20におけるモータMG1,MG2と同様に、発電機として駆動することができると共に電動機として駆動でき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41bを介してバッテリ50と電力のやりとりを行なう。モータMGは、モータECU40により駆動制御されている。モータECU40には、モータMGを駆動制御するために必要な信号、例えばモータMGの回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43b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MG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41b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MGを駆動制御すると共に必要に応じてモータMG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、モータECU40は、回転位置検出センサ43bからの信号に基づいてモータMGの回転数Nmも演算している。
The motor MG is configured as a well-known synchronous generator motor that can be driven as a generator and driven as an electric motor, similarly to the motors MG1 and MG2 in the hybrid vehicle 20 of the first embodiment, and via an
オートマチックトランスミッション30bは、図示しないロックアップクラッチ付きのトルクコンバータと前進6段で後進1段の変速機とロックアップクラッチや変速機の複数のクラッチやブレーキをオンオフするためのアクチュエータとしての油圧回路とにより構成されており、ATECU30cにより変速制御を受けている。ATECU30c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オートマチックトランスミッション30bを変速制御すると共に必要に応じて現在の変速比γなどオートマチックトランスミッション30bの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。
The
次に、こうして構成された第2実施例のハイブリッド自動車20Bの動作について説明する。図8はハイブリッド用電子制御ユニット70により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば数msec毎)に繰り返し実行される。
Next, the operation of the thus configured
駆動制御ルーチンが実行されると、ハイブリッド用電子制御ユニット70のCPU72は、まず、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,モータMGの回転数Nm,バッテリ50の入出力制限Win,Wout,ATECU30cからのオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γ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S300)。エンジン22の回転数Neやバッテリ50の入出力制限Win,Woutの入力については、上述の第1実施例の駆動制御ルーチンと同一であるものとした。また、モータMGの回転数Nmは、回転位置検出センサ43bにより検出されたモータMGの回転子の回転位置に基づいて演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。なお、モータMGの回転数Nmは、入力軸34bの回転数に相当する。
When the drive control routine is executed, the
こうしてデータを入力すると、入力したエンジン22の回転数NeからモータMGの回転数Nmを減じた値に基づいてダンパ28のねじれ角θを次式(8)により演算し(ステップ310)、演算したねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることによりエンジン22から出力されていると推定される推定出力トルクTeest2を演算する(ステップS320)。このようにダンパ28のねじれ角θに基づいてエンジン22の推定トルクTeest2を演算するのは、上述したように、エンジン22側から入力軸34bに作用するトルクは、ダンパ28のねじれに応じて入力軸34bに作用するトルクに相当することに基づく。
When the data is input in this way, the torsion angle θ of the
θ=2π・∫(Ne-Nm)dt (8) θ = 2π ・ ∫ (Ne-Nm) dt (8)
次に、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32bに出力すべき要求トルクTd*を設定すると共に(ステップS330)、設定した要求トルクTd*をオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γで除してエンジン22から出力すべき目標トルクTe*を設定する(ステップS340)。ここで、要求トルクTd*は、上述した図3の要求トルク設定用マップにおける要求トルクTr*を要求トルクTd*に置き換えたマップを用いて設定するものとした。
Next, a required torque Td * to be output to the
続いて、要求トルクTd*からエンジン22の推定出力トルクTeest2にオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γを乗じたものを減じて更に変速比γで除してモータMGから出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTmtmpを次式(9)により計算し(ステップS350)、バッテリ50の入出力制限Win,WoutをモータMGの回転数Nmで割ることによりモータMGから出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmmin,Tmmaxを計算すると共に(ステップS360)、設定した仮トルクTmtmpをトルク制限Tmmin,Tmmaxで制限してモータMGのトルク指令Tm*を設定する(ステップS370)。即ち、エンジン22から推定出力トルクTeest2が出力されたときに駆動軸32bに作用するトルクを要求トルクTd*から減じたトルクがモータMGから駆動軸32bに出力されるようモータMGのトルク指令Tm*を設定するのである。
Subsequently, a value obtained by multiplying the required torque Td * by the estimated output torque Test 2 of the
Tmtmp=(Tr*-Teest2・γ)/γ (9) Tmtmp = (Tr * -Teest2 ・ γ) / γ (9)
こうしてエンジン22の目標トルクTe*やモータMGのトルク指令Tm*を設定すると、エンジン22の目標トルクTe*についてはエンジンECU24に、モータMGのトルク指令Tm*についてはモータECU40にそれぞれ送信して(ステップS380)、駆動制御ルーチンを終了する。目標トルクTe*を受信したエンジンECU24は、エンジン22から目標トルクTe*が出力されるようエンジン22における吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などの制御を行なう。また、トルク指令Tm*を受信したモータECU40は、トルク指令Tm*でモータMGが駆動されるようインバータ41bのスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。こうした制御により、エンジン22の目標トルクTe*に基づいてモータMGを制御するものに比して駆動軸32bにより要求トルクTr*に近いトルクを出力して走行することができる。
When the target torque Te * of the
以上説明した第2実施例のハイブリッド自動車20Bによれば、エンジン22の回転数NeとモータMGの回転数Nmとの差に基づいてダンパ28のねじれ角θを演算すると共に演算したダンパ28のねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることによりエンジン22から実際に出力されているトルクとして推定出力トルクTeest2を演算し、演算された推定出力トルクTeest2がエンジン22から出力されたときに駆動軸32bに要求トルクTd*が出力されるようモータMGのトルク指令Tm*を設定してエンジン22とモータMGとを制御するから、駆動軸32bにより要求トルクにTd*に近いトルクを出力して走行することができる。
According to the
第2実施例のハイブリッド自動車20Bでは、オートマチックトランスミッション30bよりエンジン22側の入力軸34bにモータMGが接続されるものとしたが、図9の変形例のハイブリッド自動車120Bに例示するように、オートマチックトランスミッション30bより車軸側の駆動軸32bにモータMGが接続されるものとしても構わない。この場合、入力軸34bの回転数としては、モータMGの回転数Nmにオートマチックトランスミッション30の現在の変速比γを乗じて演算されるものとしたり、入力軸34bの回転位置を検出する回転位置検出センサを備えて回転位置検出センサからの信号に基づいて演算されるものとすればよい。また、モータMGのトルク指令Tm*は、上述した式(9)に変えて次式(10)によりモータMGの仮トルクTmtmpを計算すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMGから仮トルクTmtmpが出力されるよう設定されるものとすればよい。
In the
第2実施例のハイブリッド自動車20Bでは、駆動制御ルーチンにおいて、先にエンジン22の推定トルクTeest2を演算し(ステップS310〜S320)、その後に要求トルクTr*やエンジン22の目標トルクTe*を設定するものとしたが(ステップS330,S340)、こうした順序に限定されるものではなく、先に要求トルクTr*やエンジン22の目標トルクTe*を設定してその後にエンジン22の推定トルクTeestを設定するものとしても構わない。
In the
Tmtmp=Td*-Teest2・γ (10) Tmtmp = Td * -Teest2 ・ γ (10)
また、本実施例では、本発明の内容をハイブリッド自動車20,20Bとして説明したが、こうしたハイブリッド車の制御方法の形態としてもよい。
Further, in the present embodiment, the contents of the present invention have been described as the
ここで、実施例や変形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。第1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「遊星歯車機構」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、クランクシャフト26のクランク角を検出するクランクポジションセンサ23とクランクポジションセンサ23からの信号に基づいてエンジン22の回転数Neを演算するエンジンECU24とが「出力軸回転数検出手段」に相当し、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と検出された回転位置に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算するモータECU40と演算された回転数Nm1,Nm2に基づいてキャリア軸34aの回転数Ncを計算する図2の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とが「入力軸回転数検出手段」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2の駆動制御ルーチンのステップS140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」に相当し、要求トルクTr*に基づいて要求パワーPe*を設定すると共に要求パワーPe*と動作ラインとに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる目標運転ポイントを設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS140,S150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「目標運転ポイント設定手段」に相当し、モータMG1の回転数Nm1とエンジン22の推定出力トルクTeestと動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を計算して設定する図2の駆動制御ルーチンのステップ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「発電機トルク指令設定手段」に相当し、エンジン22の回転数Neとキャリア軸34aの回転数Ncとの差を積分してダンパ28のねじれ角θを演算すると共に演算したねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることにより推定出力トルクTeestを演算する図2の駆動制御ルーチンのステップS120,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「機関トルク推定手段」に相当し、要求トルクTr*にトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG2から仮トルクTm2tmpが出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する図2の駆動制御ルーチンのステップS170〜S190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「電動機トルク指令設定手段」に相当し、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とをエンジンECU24に送信すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する図2の駆動制御ルーチンのステップS200の処理を実行するハイブリッド用電子制御ユニット70と目標回転数Ne*と目標トルクTe*とに基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24とトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。また、第2実施例では、エンジン22が「内燃機関」に相当し、オートマチックトランスミッション30bが「変速手段」に相当し、モータMGが「電動機」に相当し、バッテリ50が「蓄電手段」に相当し、クランクシャフト26のクランク角を検出するクランクポジションセンサ23とクランクポジションセンサ23からの信号に基づいてエンジン22の回転数Neを演算するエンジンECU24とが「出力軸回転数検出手段」に相当し、モータMGの回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ43bと検出された回転位置に基づいてモータMGの回転数Nmを演算するモータECU40とが「入力軸回転数検出手段」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Td*を設定する図8の駆動制御ルーチンのステップS330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」に相当し、要求トルクTd*をオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γで除してエンジン22から出力すべき目標トルクTe*を設定する図8の駆動制御ルーチンのステップS340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「目標トルク設定手段」に相当し、エンジン22の回転数NeとモータMGの回転数Nmとの差を積分してダンパ28のねじれ角θを演算すると共に演算したねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることにより推定出力トルクTeest2を演算する図8の駆動制御ルーチンのステップS310,S320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「機関トルク推定手段」に相当し、要求トルクTd*からエンジン22の推定出力トルクTeest2にオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γを乗じたものを減じて更に変速比γで除してモータMGから出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTmtmpを計算すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMGから仮トルクTmtmpが出力されるようモータMGのトルク指令Tm*を設定する図8の駆動制御ルーチンのステップS350〜370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「電動機トルク指令設定手段」に相当し、目標トルクTe*をエンジンECU24に送信すると共にモータMGのトルク指令Tm*をモータECU40に送信するハイブリッド用電子制御ユニット70とトルク指令Te*に基づいてエンジン22を制御するエンジンECU24とトルク指令Tm*に基づいてモータMGを制御するモータECU40とが「制御手段」に相当する。
Here, the correspondence between the main elements of the embodiments and the modified examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the first embodiment, the
ここで、本発明の第1のハイブリッド車において、「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。「遊星歯車機構」としては、動力分配統合機構30に限定されるものではなく、前記内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して3つの回転要素のうち第1の回転要素が直接連結された入力軸が接続されると共に前記発電機の回転軸に第2の回転要素が接続されて且つ車軸に連結された駆動軸に第3の回転要素が接続された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、発電機および電動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。「出力軸回転数検出手段」としては、クランクシャフト26のクランクポジションを検出すると共に検出したクランクポジションに基づいてエンジン22の回転数Neを演算するものに限定されるものではなく、出力軸の回転数である出力軸回転数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。「入力軸回転数検出手段」としては、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出してモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算すると共に演算した回転数Nm1,Nm2に基づいてキャリア軸34aの回転数Ncを計算するものに限定されるものではなく、入力軸の回転位置を検出すると共に検出した回転位置に基づいて入力軸の回転数を演算するものなど、入力軸の回転数である入力軸回転数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。「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や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。「目標運転ポイント設定手段」としては、要求トルクTr*に基づいて要求パワーPe*を設定すると共に要求パワーPe*と動作ラインとに基づいて目標回転数Ne*と目標トルクTe*とからなる目標運転ポイントを設定するものに限定されるものではなく、設定された要求トルクに基づいて内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイント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。「発電機トルク指令設定手段」としては、モータMG1の回転数Nm1とエンジン22から出力されていると推定される推定出力トルクTeestと動力分配統合機構30のギヤ比ρとに基づいてモータMG1のトルク指令Tm1*を計算して設定するものに限定されるものではなく、設定された目標運転ポイントにおける目標回転数で内燃機関が運転されるよう発電機のトルク指令である発電機トルク指令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。「機関トルク推定手段」としては、エンジン22の回転数Neとキャリア軸34aの回転数Ncとの差を積分してダンパ28のねじれ角θを演算すると共に演算したねじれ角θにダンパ28のバネ定数Kを乗じることにより推定出力トルクTeestを演算するものに限定されるものではなく、検出された出力軸回転数と検出された入力軸回転数との差に基づいて演算されるねじれ要素のねじれ角とねじれ要素のバネ定数とに基づいて内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定するものであれば如何なるものとしても構わない。「電動機トルク指令設定手段」としては、要求トルクTr*にトルク指令Tm1*を動力分配統合機構30のギヤ比ρで除したものを加えて更に減速ギヤ35のギヤ比Grで除してモータMG2から出力すべきトルクの仮の値である仮トルクTm2tmpを設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でモータMG2から仮トルクTm2tmpが出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定するものに限定されるものではなく、推定された機関トルクが内燃機関から出力されたときに駆動軸に作用するトルクを設定された要求トルクから減じて得られるトルクが電動機から駆動軸に出力されるよう電動機のトルク指令である電動機トルク指令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、設定された目標回転数Ne*と目標トルクTe*とでエンジン22が運転されると共にトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2が駆動されるようエンジン22とモータMG1,MG2とを制御するものに限定されるものではなく、設定した目標運転ポイントで内燃機関が運転されると共に設定した発電機トルク指令により発電機が駆動されるよう内燃機関と発電機とを制御し、設定した電動機トルク指令により電動機が駆動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。さらに、本発明の第2のハイブリッド車において、「内燃機関」や「電動機」,「蓄電手段」,「出力軸回転数検出手段」,「入力軸回転数検出手段」,「要求トルク設定手段」,「機関トルク推定手段」,「電動機トルク指令設定手段」としては、上述の第1のハイブリッド車のものと同様に、第1実施例や第2実施例に記載されたものに限定されるものではない。「変速手段」としては、オートマチックトランスミッション30bに限定されるものではなく、内燃機関の出力軸にねじれ要素を介して直接接続された入力軸と車軸に連結された駆動軸とに接続されて入力軸の動力を変更可能な変速比をもって駆動軸に伝達するものであれば如何なるものとしても構わない。「目標トルク設定手段」としては、要求トルクTd*をオートマチックトランスミッション30bの現在の変速比γで除してエンジン22から出力すべき目標トルクTe*を設定するものに限定されるものではなく、設定された要求トルクと前記変速手段の変速比とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標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、設定された目標トルクTe*でエンジン22が運転されると共にトルク指令Tm*でモータMGが駆動されるようエンジン22とモータMGとを制御するものに限定されるものではなく、設定された目標トルクが内燃機関から出力されるよう内燃機関を制御すると共に設定された電動機トルク指令により電動機が駆動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, in the first hybrid vehicle of the present invention, the “internal combustion engine” is not limited to an internal combustion engine that outputs power by a hydrocarbon-based fuel such as gasoline or light oil, but any type such as a hydrogen engine. The internal combustion engine may be used. 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 “planetary gear mechanism” is not limited to the power distribution and
なお、実施例や変形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。 Note that the correspondence between the main elements of the embodiment and the modified example and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is described in the column of means for the embodiment to solve the problem. Since this is an example for specifically describing the best mode for carrying out the invention, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. 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、車両の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the vehicle manufacturing industry.
20,20B,120,120B ハイブリッド自動車、22 エンジン、23 クランクポジションセンサ、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、30b オートマチックトランスミッション、30c オートマチックトランスミッション用電子制御ユニット(ATECU)、31 サンギヤ、32 リングギヤ、32a リングギヤ軸、32b 駆動軸、33 ピニオンギヤ、34 キャリア、34a キャリア軸、34b 入力軸、35 減速ギヤ、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,41b,42 インバータ、43,43b,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51 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、60 ギヤ機構、62 デファレンシャルギヤ、63a,63b 駆動輪、64a,64b 車輪、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、MG,MG1,MG2 モータ。 20, 20B, 120, 120B Hybrid vehicle, 22 engine, 23 crank position sensor, 24 engine electronic control unit (engine ECU), 26 crankshaft, 28 damper, 30 power distribution integration mechanism, 30b automatic transmission, 30c for automatic transmission Electronic control unit (ATECU), 31 sun gear, 32 ring gear, 32a ring gear shaft, 32b drive shaft, 33 pinion gear, 34 carrier, 34a carrier shaft, 34b input shaft, 35 reduction gear, 40 electronic control unit for motor (motor ECU), 41, 41b, 42 Inverter, 43, 43b, 44 Rotation position detection sensor, 50 battery, 51 Temperature sensor, 52 Battery electronic control unit Re-ECU), 54 power line, 60 gear mechanism, 62 differential gear, 63a, 63b drive wheel, 64a, 64b wheel, 70 electronic control unit for hybrid, 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, MG, MG1, MG2 motor.
Claims (6)
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記入力軸の回転数である入力軸回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、
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、
前記設定された要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定する目標運転ポイント設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントにおける目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定する発電機トルク指令設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定する機関トルク推定手段と、
前記推定された機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する電動機トルク指令設定手段と、
前記設定された目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定された発電機トルク指令により前記発電機が駆動されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動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, and an input shaft in which a first rotation element among three rotation elements is directly connected to an output shaft of the internal combustion engine via a torsion element are connected and A planetary gear mechanism in which a second rotating element is connected to a rotating shaft of a generator and a third rotating element is connected to a driving shaft connected to an axle, and an electric motor capable of inputting and outputting power to the driving shaft And a power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor,
Output shaft rotational speed detection means for detecting an output shaft rotational speed that is the rotational speed of the output shaft;
Input shaft rotational speed detection means for detecting the input shaft rotational speed which is the rotational speed of the input shaft;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
Target operating point setting means for setting a target operating point comprising a target rotational speed and a target torque for operating the internal combustion engine based on the set required torque;
Generator torque command setting means for setting a generator torque command that is a torque command of the generator so that the internal combustion engine is operated at a target rotational speed at the set target operation point;
Output from the internal combustion engine based on the torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. Engine torque estimating means for estimating the engine torque that is
The electric motor such that a torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Motor torque command setting means for setting a motor torque command which is a torque command of
The internal combustion engine is operated at the set target operation point, and the internal combustion engine and the generator are controlled so as to be driven by the set generator torque command, and the set electric motor Control means for controlling the electric motor so that the electric motor is driven by a torque command;
A hybrid car with
前記発電機トルク指令設定手段は、前記推定された機関トルクに基づくフィードフォワード項と、前記検出された出力軸回転数と前記設定された目標運転ポイントにおける目標回転数との差を減少させるフィードバック項とを加算して前記発電機トルク指令を設定する手段である、
ハイブリッド車。 The hybrid vehicle according to claim 1,
The generator torque command setting means includes a feedforward term based on the estimated engine torque, and a feedback term for reducing a difference between the detected output shaft rotational speed and the target rotational speed at the set target operating point. And a means for setting the generator torque command by adding
Hybrid car.
前記出力軸の回転数である出力軸回転数を検出する出力軸回転数検出手段と、
前記入力軸の回転数である入力軸回転数を検出する入力軸回転数検出手段と、
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、
前記設定された要求トルクと前記変速手段の変速比とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標トルクを設定する目標トルク設定手段と、
前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定する機関トルク推定手段と、
前記推定された機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定する電動機トルク指令設定手段と、
前記設定された目標トルクが前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御すると共に前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動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。 The drive shaft connected to an internal combustion engine, an input shaft directly connected to the output shaft of the internal combustion engine via a torsion element, and a drive shaft connected to an axle to change the power of the input shaft. A hybrid vehicle comprising: transmission means for transmitting to the motor; an electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft or the drive shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
Output shaft rotational speed detection means for detecting an output shaft rotational speed that is the rotational speed of the output shaft;
Input shaft rotational speed detection means for detecting the input shaft rotational speed which is the rotational speed of the input shaft;
A required torque setting means for setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
Target torque setting means for setting a target torque to be output from the internal combustion engine based on the set required torque and a gear ratio of the transmission means;
Output from the internal combustion engine based on the torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. Engine torque estimating means for estimating the engine torque that is
The electric motor such that a torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Motor torque command setting means for setting a motor torque command which is a torque command of
Control means for controlling the internal combustion engine so that the set target torque is output from the internal combustion engine and controlling the electric motor so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command;
A hybrid car with
前記機関トルク推定手段は、前記検出された出力軸回転数と前記検出された入力軸回転数との差を積分計算することにより演算される前記ねじれ要素のねじれ角と該ねじれ要素のバネ定数とを乗じることにより前記機関トルクを推定する手段である、
ハイブリッド車。 A hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 3,
The engine torque estimation means includes a torsion angle of the torsion element and a spring constant of the torsion element calculated by integrating and calculating a difference between the detected output shaft speed and the detected input shaft speed. Is a means for estimating the engine torque by multiplying by
Hybrid car.
(a)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し、
(b)前記設定した要求トルクに基づいて前記内燃機関を運転すべき目標回転数と目標トルクとからなる目標運転ポイントを設定し、
(c)前記出力軸の回転数である出力軸回転数と前記入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、
(d)前記設定した目標運転ポイントにおける目標回転数で前記内燃機関が運転されるよう前記発電機のトルク指令である発電機トルク指令を設定し、
(e)前記推定した機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定した要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定し、
(f)前記設定した目標運転ポイントで前記内燃機関が運転されると共に前記設定した発電機トルク指令により前記発電機が駆動されるよう前記内燃機関と前記発電機とを制御し、前記設定した電動機トルク指令により前記電動機が駆動されるよう前記電動機を制御する、
ハイブリッド車の制御方法。 An internal combustion engine, a generator capable of inputting / outputting power, and an input shaft in which a first rotation element among three rotation elements is directly connected to an output shaft of the internal combustion engine via a torsion element are connected and A planetary gear mechanism in which a second rotating element is connected to a rotating shaft of a generator and a third rotating element is connected to a driving shaft connected to an axle, and an electric motor capable of inputting and outputting power to the driving shaft And a power storage means capable of exchanging electric power with the generator and the electric motor, and a control method of a hybrid vehicle comprising:
(A) setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
(B) setting a target operating point consisting of a target rotational speed and a target torque for operating the internal combustion engine based on the set required torque;
(C) The torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotation speed that is the rotation speed of the output shaft and the input shaft rotation speed that is the rotation speed of the input shaft And estimating the engine torque which is the torque output from the internal combustion engine based on
(D) setting a generator torque command that is a torque command of the generator so that the internal combustion engine is operated at a target rotational speed at the set target operating point;
(E) The torque obtained by subtracting the torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Set the motor torque command, which is the torque command of the motor,
(F) controlling the internal combustion engine and the generator so that the internal combustion engine is operated at the set target operation point and the generator is driven by the set generator torque command; Controlling the electric motor so that the electric motor is driven by a torque command;
Control method of hybrid vehicle.
(a)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し、
(b)前記設定した要求トルクと前記変速手段の変速比とに基づいて前記内燃機関から出力すべき目標トルクを設定し、
(c)前記出力軸の回転数である出力軸回転数と前記入力軸の回転数である入力軸回転数との差に基づいて演算される前記ねじれ要素のねじれ角と前記ねじれ要素のバネ定数とに基づいて前記内燃機関から出力されているトルクである機関トルクを推定し、
(d)前記推定した機関トルクが前記内燃機関から出力されたときに前記駆動軸に作用するトルクを前記設定された要求トルクから減じて得られるトルクが前記電動機から前記駆動軸に出力されるよう前記電動機のトルク指令である電動機トルク指令を設定し、
(e)前記設定した目標トルクが前記内燃機関から出力されるよう前記内燃機関を制御すると共に前記設定された電動機トルク指令により前記電動機が駆動されるよう前記電動機を制御する、
ハイブリッド車の制御方法。 The drive shaft connected to an internal combustion engine, an input shaft directly connected to the output shaft of the internal combustion engine via a torsion element, and a drive shaft connected to an axle to change the power of the input shaft. A hybrid vehicle control method comprising: transmission means for transmitting to the motor; an electric motor capable of inputting and outputting power to the input shaft or the drive shaft; and an electric storage means capable of exchanging electric power with the electric motor,
(A) setting a required torque required for the drive shaft for traveling;
(B) setting a target torque to be output from the internal combustion engine based on the set required torque and the speed ratio of the transmission means;
(C) The torsion angle of the torsion element and the spring constant of the torsion element calculated based on the difference between the output shaft rotation speed that is the rotation speed of the output shaft and the input shaft rotation speed that is the rotation speed of the input shaft And estimating the engine torque which is the torque output from the internal combustion engine based on
(D) A torque obtained by subtracting a torque acting on the drive shaft from the set required torque when the estimated engine torque is output from the internal combustion engine is output from the electric motor to the drive shaft. Set the motor torque command, which is the torque command of the motor,
(E) controlling the internal combustion engine so that the set target torque is output from the internal combustion engine and controlling the electric motor so that the electric motor is driven by the set electric motor torque command;
Control method of hybrid vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008263147A JP2010089695A (en) | 2008-10-09 | 2008-10-09 | Hybrid car and method of controlling the same |
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JP (1) | JP2010089695A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013124091A (en) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Hyundai Motor Co Ltd | Control method for hybrid vehicle |
US8528388B2 (en) | 2008-03-12 | 2013-09-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Engine control system |
-
2008
- 2008-10-09 JP JP2008263147A patent/JP2010089695A/en not_active Withdrawn
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JP2013124091A (en) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Hyundai Motor Co Ltd | Control method for hybrid vehicle |
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