JP2010221823A - ハイブリッド自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン始動時に生じ得る振動を抑制する。
【解決手段】エンジン始動時には、駆動軸の回転変動による振動を抑制するための実行用制振トルクTv2*を設定する際に用いる下限トルクTmin2に通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を設定する。このように、通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定して用いることにより、通常時のトルクTl1を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定したときには駆動軸に対する制振を十分に行なうことができないときでも、駆動軸の振動をより適正に制振することができる。
【選択図】図3
【解決手段】エンジン始動時には、駆動軸の回転変動による振動を抑制するための実行用制振トルクTv2*を設定する際に用いる下限トルクTmin2に通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を設定する。このように、通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定して用いることにより、通常時のトルクTl1を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定したときには駆動軸に対する制振を十分に行なうことができないときでも、駆動軸の振動をより適正に制振することができる。
【選択図】図3
Description
本発明は、ハイブリッド自動車に関し、詳しくは、エンジンと、動力を入出力可能な第1モータと、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸と第1モータの回転軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力する第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。
従来、この種のハイブリッド自動車としては、エンジンと、動力を入出力可能なモータMG1と、車軸に連結された駆動軸とエンジンの出力軸とモータMG1の回転軸とに3つの回転要素が接続された遊星歯車機構と、駆動軸に動力を入出力するモータMG2と、モータMG1およびモータMG2と電力のやりとりを行なうバッテリと、を備え、モータMG2の回転角加速度にて車両の駆動力変動を検出し、検出した駆動力変動とは逆位相の変動トルクを相殺するためにモータMG2のトルク指令値の補正を行ない、この補正したトルク指令値を用いて、次のエンジン始動時においてモータMG2を駆動制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このハイブリッド自動車では、上述した制御により、エンジン始動時に生じる駆動力変動を低減している。
駆動軸の駆動力変動に伴う振動を抑制するために駆動軸に取り付けられたモータから出力する制振トルクは、サージやこもり音などの異音の発生を抑制する理由や燃費の向上の理由から上限トルクおよび下限トルクの範囲内で設定されているが、エンジンの始動時にはエンジンの回転数が駆動系の共振周波数帯を通過する際に振動が大きくなり、制振トルクによる制振では振動を抑制することができない場合が生じる。
本発明のハイブリッド自動車は、エンジン始動時に生じ得る振動を抑制することを主目的とする。
本発明のハイブリッド自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明のハイブリッド自動車は、
エンジンと、動力を入出力可能な第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つ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する第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、前記エンジンを運転して走行するときには前記駆動軸に要求される要求トルクに基づく走行に要求される走行用パワーと前記バッテリを充放電するための充放電要求パワーとの和のパワーを前記エンジンを効率よく運転する回転数とトルクとの制約である動作ライン上の運転ポイントで該エンジンから出力するよう前記エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記要求トルクと前記エンジンから出力されて前記遊星歯車機構を介して前記駆動軸に作用するトルクとの差分として得られる差分トルクに前記駆動軸に生じる脈動トルクにより車両が振動するのを抑制するために上限トルクおよび下限トルクの範囲内で設定した制振トルクを加えたトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを停止した状態で走行するときには前記要求トルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを始動しながら走行するときには前記エンジンがクランキングされて該エンジンが始動するよう該エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記エンジンをクランキングするの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要求トルクと前記制振トルクとの和のトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記エンジンを始動しながら走行するときには、前記エンジンを運転して走行するときに前記制振トルクを設定する際に用いる下限トルクより小さい下限トルクを用いて前記制振トルクを設定する手段である、
ことを特徴とする。
エンジンと、動力を入出力可能な第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つ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する第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、前記エンジンを運転して走行するときには前記駆動軸に要求される要求トルクに基づく走行に要求される走行用パワーと前記バッテリを充放電するための充放電要求パワーとの和のパワーを前記エンジンを効率よく運転する回転数とトルクとの制約である動作ライン上の運転ポイントで該エンジンから出力するよう前記エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記要求トルクと前記エンジンから出力されて前記遊星歯車機構を介して前記駆動軸に作用するトルクとの差分として得られる差分トルクに前記駆動軸に生じる脈動トルクにより車両が振動するのを抑制するために上限トルクおよび下限トルクの範囲内で設定した制振トルクを加えたトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを停止した状態で走行するときには前記要求トルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを始動しながら走行するときには前記エンジンがクランキングされて該エンジンが始動するよう該エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記エンジンをクランキングするの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要求トルクと前記制振トルクとの和のトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記エンジンを始動しながら走行するときには、前記エンジンを運転して走行するときに前記制振トルクを設定する際に用いる下限トルクより小さい下限トルクを用いて前記制振トルクを設定する手段である、
ことを特徴とする。
この本発明のハイブリッド自動車では、エンジンを始動しながら走行するときには、エンジンを運転して走行するときに制振トルクを設定する際に用いる下限トルクより小さい下限トルクを用いて制振トルクを設定することにより、制振トルクの振幅を大きくすることができ、これにより、エンジン始動時に生じ得る共振による振動を抑制することができる。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図1は、本発明の一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、ガソリンや軽油などを燃料とするエンジン22と、エンジン22を駆動制御するエンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという。)24と、エンジン22のクランクシャフト26にキャリアが接続されると共に駆動輪38a,38bにデファレンシャルギヤ37を介して連結された駆動軸36にリングギヤが接続されたプラネタリギヤ30と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されたモータMG1と、例えば同期発電電動機として構成されて回転子が駆動軸36に接続されたモータMG2と、モータMG1,MG2を駆動するためのインバータ41,42と、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータMG1,MG2を駆動制御するモータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという。)40と、インバータ41,42を介してモータMG1,MG2と電力をやりとりするバッテリ50と、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やシフトレバーのポジション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からのブレーキポジションBP,車速センサ88からの車速Vを入力すると共にエンジンECU24やモータECU40と通信して車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット70と、を備える。
実施例のハイブリッド自動車20は、ハイブリッド用電子制御ユニット70によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジン22を運転しながら走行するときには、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と車速センサ88からの車速Vとに応じて走行のために駆動軸としての駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数や車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数)を乗じて走行に要求される走行用パワーPdrvを計算する。次に、バッテリ50から放電可能な電力量の全容量の割合としての残容量(SOC)に基づいてバッテリ50を充放電するための充放電要求パワーPb*と走行用パワーPdrvと損失Lossとの和としてエンジン22から出力すべき要求パワーPe*を計算し、エンジン22を効率よく運転することができるエンジン22の回転数NeとトルクTeとの関係としての動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)と計算した要求パワーPe*とを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようにするための回転数フィードバック制御によりモータMG1から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm1*を設定する。また、要求トルクTr*からモータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときにプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルクを減じて得られる走行用トルクTm2drvをモータ42のトルク指令Tm2*として設定する。そして、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とをエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。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、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジンの吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを実行し、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、受信したトルク指令Tm1*,Tm2*に駆動軸としての駆動軸36の回転変動を抑制するための実行用制振トルクTv1*,Tv2*を加えて得られるトルクをトルク指令としてモータMG1,MG2が駆動するようにインバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御する。モータECU40は、実行用制振トルクTv1*については、モータMG1の回転数Nm1からモータMG1の回転変動ΔNm1を求め、この回転変動に対して逆位相のゲインkv1を乗じて得られる制振トルクTv1(Tv1=kv1・ΔNm1)を演算し、この制振トルクTv1に対して上限トルクTmax1および下限トルクTmin1で上下限ガードして実行用制振トルクTv1*を設定し、実行用制振トルクTv2*については、モータMG2の回転数Nm2からモータMG2の回転変動ΔNm2を求め、この回転変動に対して逆位相のゲインkv2を乗じて得られる制振トルクTv2(Tv2=kv2・ΔNm2)を演算し、この制振トルクTv2に対して上限トルクTmax2および下限トルクTmin2で上下限ガードして実行用制振トルクTv2*を設定する。
また、ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジン22の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*には値0を設定し、モータMG2のトルク指令Tm2*には駆動軸36に要求トルクTr*を出力するトルクを設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御する。
ハイブリッド用電子制御ユニット70は、エンジン22を始動しながら走行するときには、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*にはエンジン22をクランキングするトルクを設定し、モータMG2のトルク指令Tm2*にはエンジン22をクランキングしたときに駆動軸36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駆動軸36に要求トルクTr*を出力するトルクとの和のトルクを設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。トルク指令Tm1*,Tm2*を受信したモータECU40は、受信したトルク指令Tm1*,Tm2*に駆動軸としての駆動軸36の回転変動を抑制するための実行用制振トルクTv1*,Tv2*を加えて得られるトルクをトルク指令としてモータMG1,MG2が駆動するようにインバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御する。
次に、モータMG2から出力する実行用制振トルクTv2*を設定する際に用いられる上下限トルクTmax2,Tmin2の設定について説明する。図2は、ハイブリッド自動車20の状態と上下限トルクTmax2,Tmin2との関係の一例を示す説明図である。図2の例では、上限トルクTmax2については、エンジン22を始動するときやエンジン22の運転を停止するときやエンジン22への燃料カットするとき,燃料カットしているエンジン22への燃料噴射を復帰するときには、通常時のトルクTu1が設定され、モータMG2のトルクが急変したときや車速Vが3km/h以下などの低車速領域のときには通常時のトルクTu1より小さいトルクTu2が設定される。また、下限トルクTmin2については、エンジン22の運転を停止するときやエンジン22への燃料カットするとき,燃料カットしているエンジン22への燃料噴射を復帰するときには、通常時のトルクTl1が設定され、モータMG2のトルクが急変したときや車速Vが3km/h以下などの低車速領域のときには通常時のトルクTl1より大きなトルクTl2が設定され、エンジン22を始動するときには通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0が設定される。ここで、下限トルクTmin2は負の値であるから、トルクTl0,Tl1,Tl2の絶対値は、Tl0,Tl1,Tl2の順に小さくなる。このように、エンジン22を始動するときに通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2に設定することができるのは、実行用制振トルクTv2*の負側のトルクが大きくてもエンジン22の始動中であるからサージやこもり音などの異音の発生が生じ難いことやエンジン22のクランキングにより駆動軸36に生じる大きなねじれは車両を前進方向に移動させる方向に作用すること、バッテリ50からの電力を昇圧してインバータ41,42に供給する昇圧回路を備えるものの場合でも下限トルクTmin2を小さくしても昇圧は不要であること、などの理由に基づく。そして、エンジン22を始動するときに通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2に設定することにより、エンジン22の始動時に生じる振動をより適正に抑制することができる。
図3は、エンジン22を始動する際にモータMG1から出力するトルクと駆動軸36に生じるトルク脈動とモータMG2から出力するトルクの時間変化の一例を示す説明図である。図示するように、通常時のトルクTl1を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定したときには、十分に制振できないが、通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2として実行用制振トルクTv2*を設定して用いることにより、通常時のトルクTl1を下限トルクTmin2として用いたときに比して、制振することができるのが解る。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20によれば、エンジン22を始動するときに通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を下限トルクTmin2に設定し、この下限トルクTmin2により実行用制振トルクTv2*を設定して用いることにより、エンジン22の始動時に生じる振動をより適正に抑制することができる。
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「エンジン」に相当し、モータMG1が「第1モータ」に相当し、プラネタリギヤ30が「遊星歯車機構」に相当し、モータMG2が「第2モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、エンジン22を運転しながら走行するときには、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nrを乗じて走行に要求される走行用パワーPdrvを計算し、充放電要求パワーPb*と走行用パワーPdrvと損失Lossとの和としてエンジン22から出力すべき要求パワーPe*を計算し、動作ライン要求パワーPe*とを用いてエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とを設定し、エンジン22の回転数Neが目標回転数Ne*となるようモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し、要求トルクTr*からモータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときにプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルクを減じて得られる走行用トルクTm2drvをモータ42のトルク指令Tm2*として設定し、設定したエンジン22の目標回転数Ne*と目標トルクTe*とをエンジンECU24に送信すると共にモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し、エンジン22の運転を停止した状態で走行するときには、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*には値0を設定し、モータMG2のトルク指令Tm2*には駆動軸36に要求トルクTr*を出力するトルクを設定し、設定したモータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信し、エンジン22を始動しながら走行するときには、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸36に要求される要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*にはエンジン22をクランキングするトルクを設定し、モータMG2のトルク指令Tm2*にはエンジン22をクランキングしたときに駆動軸36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駆動軸36に要求トルクTr*を出力するトルクとの和のトルクを設定し、設定したトルク指令Tm1*,Tm2*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、エンジン22を運転しながら走行するとき及びエンジン22を始動しながら走行するときには、下限トルクTmin2については、エンジン22の運転を停止するときやエンジン22への燃料カットするとき,燃料カットしているエンジン22への燃料噴射を復帰するときには、通常時のトルクTl1を設定し、モータMG2のトルクが急変したときや車速Vが3km/h以下などの低車速領域のときには通常時のトルクTl1より大きなトルクTl2を設定し、エンジン22を始動するときには通常時のトルクTl1より小さなトルクTl0を設定して実行用制振トルクTv2*を設定し、受信したトルク指令Tm1*,Tm2*に駆動軸としての駆動軸36の回転変動を抑制するための実行用制振トルクTv1*,Tv2*を加えて得られるトルクをトルク指令としてモータMG1,MG2が駆動するようにインバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御し、エンジン22の運転を停止した状態で走行するときには、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ41,42のスイッチング素子をスイッチング制御するモータECU40と、エンジン22を運転しながら走行するときには、目標回転数Ne*と目標トルクTe*とによってエンジン22が運転されるようエンジン22を制御し、エンジン22を始動しながら走行するときには、エンジン22が始動するようエンジン22を制御するエンジンECU24と、が「制御手段」に相当する。
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。
以上、本発明を実施するため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。
本発明は、ハイブリッド自動車の製造産業などに利用可能である。
20 ハイブリッド自動車、22 エンジン、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、30 プラネタリギヤ、36 駆動軸、37 デファレンシャルギヤ、38a,38b 駆動輪、40 モータ用電子制御ユニット(モータECU)、41,42 インバータ、50 バッテリ、51 温度センサ、70 ハイブリッド用電子制御ユニット、82 シフトポジションセンサ、84 アクセルペダルポジションセンサ、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。
Claims (1)
- エンジンと、動力を入出力可能な第1モータと、車軸に連結された駆動軸と前記エンジンの出力軸と前記第1モータの回転軸とに3つ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する第2モータと、前記第1モータおよび前記第2モータと電力のやりとりを行なうバッテリと、前記エンジンを運転して走行するときには前記駆動軸に要求される要求トルクに基づく走行に要求される走行用パワーと前記バッテリを充放電するための充放電要求パワーとの和のパワーを前記エンジンを効率よく運転する回転数とトルクとの制約である動作ライン上の運転ポイントで該エンジンから出力するよう前記エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記要求トルクと前記エンジンから出力されて前記遊星歯車機構を介して前記駆動軸に作用するトルクとの差分として得られる差分トルクに前記駆動軸に生じる脈動トルクにより車両が振動するのを抑制するために上限トルクおよび下限トルクの範囲内で設定した制振トルクを加えたトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを停止した状態で走行するときには前記要求トルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御し、前記エンジンを始動しながら走行するときには前記エンジンがクランキングされて該エンジンが始動するよう該エンジンと前記第1モータとを制御すると共に前記エンジンをクランキングするの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要求トルクと前記制振トルクとの和のトルクが前記第2モータから出力されるよう該第2モータを制御する制御手段と、を備えるハイブリッド自動車において、
前記制御手段は、前記エンジンを始動しながら走行するときには、前記エンジンを運転して走行するときに前記制振トルクを設定する際に用いる下限トルクより小さい下限トルクを用いて前記制振トルクを設定する手段である、
ことを特徴とするハイブリッド自動車。
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107476891A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-12-15 | 浙江吉利新能源商用车有限公司 | 一种用于增程器中的发电机补偿扭矩的控制方法 |
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2009
- 2009-03-23 JP JP2009070705A patent/JP2010221823A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN107476891A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-12-15 | 浙江吉利新能源商用车有限公司 | 一种用于增程器中的发电机补偿扭矩的控制方法 |
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