JP2013184667A - Control device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の制御装置に関し、特に、オイルポンプ等のポンプの目標回転数の設定に関する。 The present invention relates to a vehicle control device, and more particularly to setting a target rotational speed of a pump such as an oil pump.
特許文献1に記載のように、1モータ2クラッチ式のハイブリッド車両では、車両駆動源としてのエンジンと駆動輪側に接続するモータとの間に摩擦締結要素としてのクラッチが介装されている。このようなクラッチは、例えば、モータにより駆動されるオイルポンプから供給される作動油(作動液)の油圧(液圧)によって作動する。 As described in Patent Document 1, in a 1-motor 2-clutch hybrid vehicle, a clutch as a frictional engagement element is interposed between an engine as a vehicle drive source and a motor connected to the drive wheel side. Such a clutch is operated by, for example, the hydraulic pressure (hydraulic pressure) of hydraulic oil (hydraulic fluid) supplied from an oil pump driven by a motor.
エンジンとモータとの間に介装されるクラッチとして、例えば油圧が供給されたときに締結されるノーマリーオープン型のクラッチが用いられている場合、車両始動時には、エンジンの動力により車両の走行やバッテリの充電を行うために、クラッチに油圧を供給して締結状態とする必要がある。 For example, when a normally open type clutch that is engaged when hydraulic pressure is supplied is used as a clutch interposed between the engine and the motor, when the vehicle is started, the vehicle is driven by the power of the engine. In order to charge the battery, it is necessary to supply hydraulic pressure to the clutch to be in an engaged state.
しかしながら、例えば作動油が激しく撹拌される高温・高回転での運転状態から車両が停止すると、オイルポンプ内やオイルストレーナ内に比較的多くの空気(エア)が混入される。このように作動油内のエア混入率が高い状態で車両の始動が行われると、作動油内へのエア混入により容積効率が低下するために、オイルポンプによる油圧の上昇、つまり油圧の立ち上がりが遅くなる。特に、低温時にはバッテリ出力が低下するとともに作動油の粘度が高くなるために、油圧が立ち上がる前にバッテリの充電量が不足することが懸念される。このようなバッテリの充電量の不足を防止するために、バッテリの容量を大きくすると、バッテリの大型化,重量増加及びコスト増加等を招いてしまう。 However, for example, when the vehicle stops from a high temperature / high rotation operation state in which the hydraulic oil is vigorously stirred, a relatively large amount of air (air) is mixed into the oil pump or the oil strainer. When the vehicle is started in such a state that the air mixing rate in the hydraulic oil is high, the volumetric efficiency decreases due to the air mixing into the hydraulic oil, so that the oil pressure by the oil pump increases, that is, the hydraulic pressure rises. Become slow. In particular, when the temperature is low, the battery output decreases and the viscosity of the hydraulic oil increases, so there is a concern that the amount of charge of the battery will be insufficient before the hydraulic pressure rises. Increasing the capacity of the battery in order to prevent such a shortage of the charged amount of the battery leads to an increase in size, weight and cost of the battery.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、作動液の温度が低く、かつ作動液内のエア混入率が高い状態であっても、バッテリの充電量の不足を招くことなく、ポンプにより作動液の液圧を立ち上げて、摩擦締結要素を作動させることのできる新規な車両の制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and does not cause a shortage of the charge amount of the battery even when the temperature of the hydraulic fluid is low and the air mixing rate in the hydraulic fluid is high. The present invention provides a novel vehicle control device capable of operating a frictional engagement element by raising the hydraulic pressure of hydraulic fluid by a pump.
本発明に係る車両の制御装置は、車両の動力伝達系に介装され、動力伝達の遮断と接続とを切り換える摩擦締結要素と、バッテリから供給される電力により作動するモータと、このモータによって駆動されて、上記摩擦締結要素へ作動液を供給するポンプと、を有している。そして本発明では、作動液のエア含有率を検出又は推定し、少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満の低温時には、上記エア含有率に基づいて、上記ポンプの目標回転数を設定するものである。 A vehicle control apparatus according to the present invention is interposed in a power transmission system of a vehicle, and a frictional engagement element that switches between disconnection and connection of power transmission, a motor that operates by electric power supplied from a battery, and is driven by this motor And a pump for supplying hydraulic fluid to the frictional engagement element. In the present invention, the air content rate of the hydraulic fluid is detected or estimated, and at least when the temperature of the hydraulic fluid is lower than a predetermined reference temperature, the target rotational speed of the pump is set based on the air content rate. Is.
本発明によれば、少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満の低温時には、エア含有率に基づいてポンプの目標回転数を設定することによって、作動液の温度が低く、かつ作動液内のエア混入率が高い状態であっても、バッテリの充電量の不足を招くことなく、ポンプにより作動液の液圧を立ち上げて、摩擦締結要素を作動させることが可能となる。 According to the present invention, at least when the temperature of the hydraulic fluid is lower than the predetermined reference temperature, the target rotational speed of the pump is set based on the air content rate, so that the hydraulic fluid temperature is low and the hydraulic fluid inside Even in a state where the air mixing ratio is high, it is possible to operate the friction engagement element by raising the hydraulic pressure of the hydraulic fluid by the pump without causing a shortage of the charge amount of the battery.
以下、図示実施例により本発明を説明する。図1は、本発明の一実施例に係る車両の動力伝達系を簡略的に示すシステム構成図である。この車両は、1モータ2クラッチ方式のパラレルハイブリッド車両であり、車両駆動源としてエンジン1とモータジェネレータ2とが併用されている。エンジン1は、周知の火花点火式ガソリンエンジンや圧縮自己着火式ディーゼルエンジンである。このエンジン1の起動の際には、後述するモータジェネレータ2もしくはスタータモータ14によりクランキングが行われる。モータジェネレータ2は、強電系のバッテリ3からの電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、回転動力を回生してバッテリ3を充填する発電機としての機能を兼ね備えている。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to illustrated embodiments. FIG. 1 is a system configuration diagram schematically showing a power transmission system of a vehicle according to an embodiment of the present invention. This vehicle is a 1-motor 2-clutch parallel hybrid vehicle, and an engine 1 and a
エンジン1とモータジェネレータ2との間には、両者の動力伝達の接続と遮断を切り換える第1クラッチ4が設けられている。モータジェネレータ2はベルト式無段変速機からなる自動変速機5とディファレンシャルギヤ6を介して一対の駆動輪7に接続されており、モータジェネレータ2と自動変速機5との間には第2クラッチ8が介装されている。なお、第2クラッチ8を自動変速機5とディファレンシャルギヤ6との間に介装しても良く、また、自動変速機5が有段式のものである場合には、自動変速機5内のクラッチが第2クラッチ8を兼用するように構成しても良い。
A first clutch 4 is provided between the engine 1 and the
モータジェネレータ2のみを駆動源とする「電気自動車走行モード」では、第1クラッチ4を開放してエンジン1が切り離される一方、駆動源としてエンジン1とモータジェネレータ2とを併用する「ハイブリッド車走行モード」では、第1クラッチ4を締結してエンジン1とモータジェネレータ2とが接続される。第2クラッチ8は、走行時には締結又は半締結状態とされ、変速レンジがN(ニュートラル)レンジやP(パーキング)レンジの場合には開放される。
In the “electric vehicle travel mode” using only the
第1クラッチ4とモータジェネレータ2とを接続する回転軸10には、この回転軸10によって駆動される機械式のオイルポンプ11がギヤ12を介して連結されている。このオイルポンプ11は、オイルパン13に貯留する作動液としての作動油を加圧して第1クラッチ4及び第2クラッチ8等の油圧作動部品や各種の潤滑部位へ供給するものである。なお、図示していないが、第1クラッチ4への油圧の供給と開放の切換は油圧コントロールバルブにより行われ、この油圧コントロールバルブの動作は後述の車両コントローラ20や変速機コントローラ21等のコントローラによって制御される。
A
図2は、このハイブリッド車両の制御系を示すシステム構成図である。この車両では、各種の制御処理を記憶及び実行するコントローラとして、車両コントローラ20,変速機コントローラ(ATCU)21,モータコントローラ(MC)22,及び図示しないエンジンコントローラ等が双方向通信可能に設けられている。車両コントローラ20は、車両のエネルギーマネージメントを統括的に制御するものであり、車両運転状態を表す各種信号として、バッテリ温度センサ23により検出されるバッテリ3の温度やバッテリ3の容量(充電量)等が入力されている。
FIG. 2 is a system configuration diagram showing a control system of the hybrid vehicle. In this vehicle, a
変速機コントローラ21は、自動変速機5の変速制御を行うとともに、油温センサ24により検出される油温、回転センサ25により検出される回転軸10の回転数等の動力伝達系の回転数,及び作動油内に含まれるエアの含有率(エア含有量)等が入力されている。油温が高くなるほどエア含有率が高くなり、また回転数が高くなるほどオイルが撹拌されてエア含有率が高くなることから、エア含有率は油温及び回転数に基づいて推定することができる。但し、センサ等のエア含有率検出装置26を用いて直接的にエア含有率を検出するように構成しても良い。
The
車両コントローラ20は、変速機コントローラ21から送信される上記の油温,動力伝達系の回転数,及びエア含有率の他、上記のバッテリ温度やバッテリ容量等に基づいて、後述するように、オイルポンプ11の目標回転数を算出し、これをモータジェネレータ2の目標回転数に換算してモータコントローラ22へ出力する。モータコントローラ22は、インバータ27を介してモータジェネレータ2を目標回転数へ向けて駆動制御する。
As will be described later, the
図3は、本実施例の要部をなす車両始動時におけるオイルポンプ11の目標回転数の設定等の制御の流れを示すフローチャートであり、本ルーチンは上記の車両コントローラ20により記憶及び実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of control such as setting of the target rotational speed of the
ステップS11では、イグニッションスイッチ(IGN)のOFF、つまり車両の停止要求を検出したかを判定する。車両停止要求を検出した場合には、ステップS12へ進み、車両停止時における作動油内のエア含有率(もしくはエア含有量)を推定もしくは検出する(エア含有率取得手段)。エア含有率は、上述したように、作動油の油温や動力伝達系の回転数などに基づいて推定され、もしくはセンサ等により直接的に検出される。 In step S11, it is determined whether the ignition switch (IGN) is turned off, that is, whether a vehicle stop request is detected. If a vehicle stop request is detected, the process proceeds to step S12, where the air content rate (or air content) in the hydraulic oil when the vehicle is stopped is estimated or detected (air content rate acquisition means). As described above, the air content rate is estimated based on the oil temperature of the hydraulic oil, the rotational speed of the power transmission system, or the like, or directly detected by a sensor or the like.
ステップS13では、イグニッションスイッチのON、つまり車両の始動要求を検出したかを判定する。車両始動要求を検出していない場合には本ルーチンを終了する。車両始動要求を検出した車両始動時には、ステップS14へ進み、作動油の温度である油温が所定の基準油温未満の冷機状態であるか否かを判定する。油温は上記の油温センサ24により直接的に検出され、あるいは冷却水の温度等から推定される。冷機状態でない暖機後の常温状態の場合には、ステップS22へ進み、後述するように、予め設定した基準回転数Np0(図5参照)をオイルポンプ11の目標回転数として設定する。
In step S13, it is determined whether the ignition switch has been turned on, that is, whether a vehicle start request has been detected. This routine is complete | finished when the vehicle start request | requirement is not detected. When the vehicle is started upon detecting the vehicle start request, the process proceeds to step S14, and it is determined whether or not the oil temperature, which is the temperature of the hydraulic oil, is in a cold state that is lower than a predetermined reference oil temperature. The oil temperature is directly detected by the
一方、油温が基準油温未満の冷機状態である場合には、ステップS15へ進み、ステップS12で算出及び記憶した車両停止時におけるエア含有率に基づいて、オイルポンプ11の回転数を変数とする油圧立ち上がり時間を算出する。この油圧立ち上がり時間は、オイルポンプ11の駆動によって油圧が第1クラッチ4の締結側への作動が可能となる値にまで上昇するのに必要な時間に相当する。この油圧立ち上がり時間は、油温及びエア含有率に応じて設定されており、エア含有率が高いほど、容積効率が低下してオイルポンプ11の吐出流量が低下することから、油圧立ち上がり時間が長くなるように設定されている。
On the other hand, when the oil temperature is in a cold state below the reference oil temperature, the process proceeds to step S15, and the rotation speed of the
ステップS16では、油温に基づいてオイルポンプ11のフリクションを算出する。具体的には、油温が低くなるほど粘度が増加するので、油温が高くなるほどオイルポンプ11のフリクションが大きくなるように算出される。ステップS17では、オイルポンプ11の回転数に対するバッテリ持続時間を算出する。このバッテリ持続時間は、オイルポンプ11の回転数に対してバッテリ3が作動可能な時間に相当し、上記のバッテリ温度やバッテリの容量すなわち充電状態(S.O.C)の他、ステップS17で算出したオイルポンプ11のフリクション等に応じて算出される。ステップS18では、後述する図4の制御マップを参照し、バッテリ持続時間と液圧立ち上がり時間とに基づいて、オイルポンプ11の目標回転数を算出する(目標回転数算出手段)。
In step S16, the friction of the
ステップS19では、ステップS18もしくはステップS22で設定されたオイルポンプ11の目標回転数に基づいて、モータジェネレータ2の駆動を開始する。つまり、オイルポンプ11の目標回転数をモータジェネレータ2の目標回転数に換算し、この目標回転数へ向けたモータジェネレータ2の回転数制御が開始される。
In step S19, driving of the
ステップS20では、作動油の油圧の立上げが完了したかを判定する。この判定は、例えば、モータジェネレータ2の始動開始からの経過時間が油圧立上げ時間を経過したかにより判定され、あるいは、センサ等により検出もしくは推定される油圧に基づいて行われる。油圧の立上げが完了していると判定されると、ステップS20からステップS21へ進み、第1クラッチ4への油圧供給を開始して、第1クラッチ4を締結する。
In step S20, it is determined whether or not the hydraulic oil pressure has been raised. This determination is made, for example, based on whether the elapsed time from the start of starting the
次に、図4及び図5を参照して、ステップS22及びステップS18におけるオイルポンプの目標回転数(基準回転数)の設定について説明する。図4及び図5において破線の特性で表されるバッテリ持続時間よりも右側の領域は、バッテリ持続時間を超えるNG領域であり、バッテリ持続時間よりも左側の領域は、バッテリ持続時間の範囲内のOK領域となる。そして、このバッテリ持続時間のOK領域内で、油圧立ち上がり時間が短くなるように、目標回転数が設定される。つまり、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなる範囲で、油圧立ち上がり時間が最短となるように目標回転数が設定される。 Next, the setting of the target rotation speed (reference rotation speed) of the oil pump in steps S22 and S18 will be described with reference to FIGS. 4 and 5, the region on the right side of the battery duration represented by the broken line characteristic is an NG region exceeding the battery duration, and the region on the left side of the battery duration is within the range of the battery duration. It becomes an OK area. Then, the target rotation speed is set so that the hydraulic pressure rise time is shortened within the OK region of the battery duration. That is, the target rotation speed is set so that the hydraulic pressure rise time is the shortest within a range in which the hydraulic pressure rise time is shorter than the battery duration.
図5に示すように、常温などで始動に有利な条件では、回転数の高い領域までバッテリ持続時間が油圧立ち上がり時間よりも長くなる。従って、図5の矢印Y1に示すように、バッテリ持続時間が油圧立ち上がり時間よりも長くなる範囲で、目標回転数を基準回転数Np0まで上昇させることで、油圧立ち上がり時間を短くすることができる。この結果、車両始動から第1クラッチ4を締結するまでの時間を短縮して、始動性を向上することができる。 As shown in FIG. 5, under conditions that are advantageous for starting at room temperature or the like, the battery duration is longer than the hydraulic pressure rise time up to the high rotation speed region. Therefore, as shown by the arrow Y1 in FIG. 5, the hydraulic pressure rise time can be shortened by raising the target rotational speed to the reference rotational speed Np0 within a range where the battery duration is longer than the hydraulic pressure rise time. As a result, it is possible to improve the startability by shortening the time from the start of the vehicle to the engagement of the first clutch 4.
図4に示すように、油温が基準油温よりも低い低温始動時には、上記の常温始動時に比してバッテリの持続時間が短く、特に高回転側の領域で、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも長くなるNG領域が拡大する。このため、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなるように、オイルポンプの目標回転数Np1,Np2を低くすることによって、バッテリ上がりを防ぐようにしている。 As shown in FIG. 4, when starting at a low temperature where the oil temperature is lower than the reference oil temperature, the duration of the battery is shorter than when starting at room temperature, and in particular, in the region on the high rotation side, the hydraulic pressure rise time is the battery duration. The NG region that becomes longer than that is enlarged. For this reason, by reducing the target rotation speeds Np1 and Np2 of the oil pump so that the hydraulic pressure rise time is shorter than the battery duration, the battery is prevented from running out.
また、油圧立ち上がり時間がエア含有率に基づいて算出されており、具体的には、エア含有率が大きくなるほど油圧立ち上がり時間が長くなるように設定されている。図4のΔT1はエア含有率が低い場合の油圧立ち上がり時間を示し、ΔT2はエア含有率が高い場合の油圧立ち上がり時間を示している。同図に示すように、エア含有率が高い場合の油圧立ち上がり時間ΔT2がエア含有率が低い場合の油圧立ち上がり時間ΔT1よりも長く設定されており(ΔT2>ΔT1)、このため、図4の矢印Y2に示すように、エア含有率が高い場合の目標回転数Np2が、エア含有率が低い場合の目標回転数Np1よりも低く設定されている(Np2<Np1)。 Further, the hydraulic pressure rise time is calculated based on the air content rate, and specifically, the hydraulic pressure rise time is set to be longer as the air content rate increases. In FIG. 4, ΔT1 indicates the oil pressure rise time when the air content is low, and ΔT2 indicates the oil pressure rise time when the air content is high. As shown in FIG. 4, the hydraulic pressure rise time ΔT2 when the air content rate is high is set longer than the hydraulic pressure rise time ΔT1 when the air content rate is low (ΔT2> ΔT1). As indicated by Y2, the target rotational speed Np2 when the air content is high is set lower than the target rotational speed Np1 when the air content is low (Np2 <Np1).
このように本実施例によれば、油温ば所定の基準温度よりも低い低温状態では、エア含有率に基づいて油圧立ち上がり時間を算出し、この油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間を超えることのないようにオイルポンプの目標回転数を設定している。従って、例えば低温始動時のように油温が低く、かつ作動油内のエア混入率が高い場合には、図4に示すように、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間よりも短くなる範囲までオイルポンプの目標回転数を低くすることで、バッテリ上がりを生じることなく油圧を立ち上げて第1クラッチ4を締結状態とすることができる。また、常温始動時のように油温が高い場合には、図5に示すように、油圧立ち上がり時間がバッテリ持続時間を超えることのない範囲でオイルポンプの目標回転数を高くすることによって、油圧立ち上がり時間を短縮して始動性を向上することができる。 As described above, according to this embodiment, when the oil temperature is lower than the predetermined reference temperature, the oil pressure rise time is calculated based on the air content rate, and the oil pressure rise time does not exceed the battery duration. The target rotation speed of the oil pump is set as follows. Therefore, for example, when the oil temperature is low and the air mixing rate in the hydraulic oil is high, such as during cold start, as shown in FIG. 4, the oil pump reaches a range where the oil pressure rise time is shorter than the battery duration. By lowering the target rotational speed, the hydraulic pressure can be raised and the first clutch 4 can be engaged without causing battery exhaustion. Further, when the oil temperature is high as at the start of normal temperature, as shown in FIG. 5, by increasing the target rotational speed of the oil pump within a range where the oil pressure rise time does not exceed the battery duration, The start-up property can be improved by shortening the rise time.
なお、上記実施例では、油温が所定の基準温度以上のときには、オイルポンプの目標回転数を予め設定された基準回転数Np1に固定しているが、図5に示すような制御マップを用いて目標回転数を求めるようにしても良い。また、図4や図5のような制御マップを使う例に限らず、逐次演算によってオイルポンプ11の目標回転数を求めるようにしても良い。
In the above embodiment, when the oil temperature is equal to or higher than the predetermined reference temperature, the target rotation speed of the oil pump is fixed to a preset reference rotation speed Np1, but a control map as shown in FIG. 5 is used. Thus, the target rotation speed may be obtained. Further, the target rotational speed of the
更に、本発明に係る摩擦締結要素として、上記実施例ではハイブリッド車両におけるエンジンとモータとを接続するクラッチに本発明を適用しているが、上記の第2クラッチ8等の他の摩擦締結要素に対して本発明を適用することも可能である。 Further, as the friction engagement element according to the present invention, the present invention is applied to the clutch that connects the engine and the motor in the hybrid vehicle in the above-described embodiment, but other friction engagement elements such as the second clutch 8 described above. It is also possible to apply the present invention to this.
2…モータジェネレータ(モータ)
3…バッテリ
4…第1クラッチ(摩擦締結要素)
11…オイルポンプ(ポンプ)
20…車両コントローラ(目標回転数設定手段)
2 ... Motor generator (motor)
3 ... battery 4 ... first clutch (friction engagement element)
11 ... Oil pump (pump)
20 ... Vehicle controller (target rotational speed setting means)
Claims (6)
バッテリから供給される電力により作動するモータと、
このモータによって駆動されて、上記摩擦締結要素へ作動液を供給するポンプと、
上記作動液のエア含有率を検出又は推定するエア含有率取得手段と、
少なくとも上記作動液の温度が所定の基準温度未満のときに、上記エア含有率に基づいて、上記ポンプの目標回転数を設定する目標回転数設定手段と、
を有することを特徴とする車両の制御装置。 A friction fastening element that is interposed in the power transmission system of the vehicle and switches between disconnection and connection of power transmission;
A motor that operates with electric power supplied from a battery;
A pump that is driven by the motor and supplies hydraulic fluid to the frictional engagement element;
Air content acquisition means for detecting or estimating the air content of the hydraulic fluid;
Target rotational speed setting means for setting a target rotational speed of the pump based on the air content rate when at least the temperature of the hydraulic fluid is lower than a predetermined reference temperature;
A vehicle control apparatus comprising:
上記目標回転数設定手段が、次回の車両始動時に、上記車両停止時における上記エア含有率に基づいて、上記目標回転数を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両の制御装置。 The air content acquisition means detects or estimates the air content when the vehicle is stopped;
3. The vehicle control according to claim 1, wherein the target rotation speed setting means sets the target rotation speed based on the air content rate when the vehicle is stopped when the vehicle is started next time. apparatus.
上記バッテリ持続時間は、上記ポンプの回転数に対して上記バッテリが作動可能な時間に相当し、上記バッテリの状態に応じて設定されるものであり、
上記液圧立ち上がり時間は、上記ポンプの回転数に対して、上記作動液の液圧が上記摩擦締結要素の作動に必要な所定の液圧に上昇するまでに必要な時間に相当し、上記エア含有率に基づいて設定されるものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の車両の制御装置。 The target rotational speed setting means calculates the target rotational speed based on the battery duration and the hydraulic pressure rise time,
The battery duration corresponds to a time during which the battery can operate with respect to the rotation speed of the pump, and is set according to the state of the battery,
The hydraulic pressure rise time corresponds to the time required until the hydraulic pressure of the hydraulic fluid rises to a predetermined hydraulic pressure required for the operation of the frictional engagement element with respect to the rotational speed of the pump. The vehicle control device according to claim 1, wherein the vehicle control device is set based on a content rate.
上記摩擦締結要素が、上記エンジンと上記モータとの間に介装されるノーマリーオープン型のクラッチであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車両の制御装置。 The vehicle is a hybrid vehicle that uses an engine and the motor interposed between the engine and drive wheels as a vehicle drive source,
The vehicle control device according to claim 1, wherein the frictional engagement element is a normally open clutch interposed between the engine and the motor.
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