JP2015140149A - 自動車の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンを始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制する。
【解決手段】エンジンの出力軸とプラネタリギヤのキャリアに接続されたキャリア軸とに介在するダンパの温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、エンジンの初爆時に、初爆によりキャリア軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクをモータから出力する初爆補正制御を実行し(S120)、ダンパの温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、エンジンの初爆時に初爆補正制御を実行しない(S130)。これにより、ダンパの温度特性に起因してエンジンを始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。
【選択図】図2
【解決手段】エンジンの出力軸とプラネタリギヤのキャリアに接続されたキャリア軸とに介在するダンパの温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、エンジンの初爆時に、初爆によりキャリア軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクをモータから出力する初爆補正制御を実行し(S120)、ダンパの温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、エンジンの初爆時に初爆補正制御を実行しない(S130)。これにより、ダンパの温度特性に起因してエンジンを始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。
【選択図】図2
Description
本発明は、自動車の制御装置に関し、詳しくは、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、後段軸に動力を入出力可能なモータと、モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備える自動車の制御装置に関する。
従来、エンジンと、車軸に連結された駆動軸にリングギヤが接続されると共にエンジンのクランクシャフトにダンパを介してキャリアが接続されたプラネタリギヤと、プラネタリギヤのサンギヤに接続された第1モータと、駆動軸に接続された第2モータと、第1モータや第2モータと電力をやりとりするバッテリと、を備えるハイブリッド自動車の制御装置として、エンジンの初爆時に、その初爆によって駆動軸に作用するトルクを打ち消すためのカウンタトルクを考慮して第2モータのトルク指令を設定して第2モータを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この自動車の制御装置では、こうした制御により、エンジンの初爆時のトルクショックを抑制している。
上述の自動車の制御装置による制御を実行すると、ダンパの温度に拘わらず一律のカウンタトルクを考慮することから、ダンパの温度特性(ダンパのゴムの硬さの温度依存性など)により、ダンパの温度によっては、エンジンを始動する際の初爆ショックを抑制できなかったり却って大きくなったりする場合が生じ得る。
本発明の自動車の制御装置は、エンジンを始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することを主目的とする。
本発明の自動車の制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車の制御装置は、
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備える自動車の制御装置であって、
前記エンジンを始動する際、該エンジンの初爆により前記後段軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクを前記モータから出力させる初爆補正制御を、前記ねじれ要素の温度に応じて切り替える、
ことを特徴とする。
車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備える自動車の制御装置であって、
前記エンジンを始動する際、該エンジンの初爆により前記後段軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクを前記モータから出力させる初爆補正制御を、前記ねじれ要素の温度に応じて切り替える、
ことを特徴とする。
この本発明の自動車の制御装置では、エンジンを始動する際、エンジンの初爆により後段軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクをモータから出力させる初爆補正制御を、ねじれ要素の温度に応じて切り替える。これにより、ダンパの温度特性(ダンパのゴムの硬さの温度依存性など)を考慮して、エンジンを始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。ここで、初爆補正制御をねじれ要素の温度に応じて切り替えるとは、ねじれ要素の温度が所定温度範囲内のときには初爆補正制御を実行すると共にねじれ要素の温度が所定温度範囲外のときには初爆補正制御を実行しない(禁止する)ことや、初爆抑制トルクの設定に用いる補正ゲイン(補正係数)をねじれ要素の温度が所定温度範囲外のときに所定温度範囲内のときに比して小さくすることなどをいう。
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自動車の制御装置を備えるハイブリッド自動車20の構成の概略を示す構成図である。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して動力を出力するエンジン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の出力軸としてのクランクシャフト26にねじれ要素としてのダンパ28を介して接続された後段軸としてのキャリア軸34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、例えばリチウムイオン二次電池として構成されてインバータ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を管理するバッテリ用電子制御ユニット(以下、バッテリECUという)52と、車両全体を制御するハイブリッド用電子制御ユニット(以下、HVECUという)70と、を備える。なお、実施例のハイブリッド自動車の制御装置としては、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とが該当する。
エンジンECU24は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。エンジンECU24には、エンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されており、エンジンECU24からは、エンジン22を運転制御するための種々の制御信号が出力ポートを介して出力されている。エンジンECU24は、エンジン22のクランクシャフト26に取り付けられた図示しないクランクポジションセンサからの信号に基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
モータECU40は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。モータECU40には、モータMG1,MG2を駆動制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されており、モータECU40からは、インバータ41,42の図示しないスイッチング素子へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。また、モータECU40は、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からのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2を演算している。
バッテリECU52は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。バッテリECU52には、バッテリ50を管理するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。また、バッテリECU52は、バッテリ50を管理するために、図示しない電流センサにより検出されたバッテリ50の充放電電流Ibの積算値に基づいてそのときのバッテリ50から放電可能な電力の容量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合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許容入出力電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。
HVECU70は、図示しないが、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMやデータを一時的に記憶するRAM,入出力ポート,通信ポートを備える。HVECU70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。HVECU70は、エンジンECU24やモータECU40,バッテリECU52と通信可能に接続されており、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。
こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20では、エンジン22の運転を伴って走行するハイブリッド走行(HV走行)や、エンジン22の運転を停止して走行する電動走行(EV走行)で走行する。
HV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて走行に要求される要求トルクTr*を設定し、設定した要求トルクTr*に駆動軸36の回転数Nr(例えば、モータMG2の回転数Nm2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*を計算し、計算した走行用パワーPdrv*からバッテリ50の蓄電割合SOCに基づくバッテリ50の充放電要求パワーPb*(バッテリ50から放電するときが正の値)を減じて車両に要求される要求パワーPe*を設定する。そして、要求パワーPe*がエンジン22から出力されると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようエンジン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*を設定してエンジンECU24やモータ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22の吸入空気量制御や燃料噴射制御,点火制御などを行ない、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のスイッチング制御を行なう。このHV走行での走行時には、要求パワーPe*が停止用閾値Pstop未満に至ったときなどエンジン22の停止条件が成立したときに、エンジン22の運転を停止してEV走行での走行に移行する。
EV走行モードでの走行時には、HVECU70は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて要求トルクTr*を設定し、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定すると共にバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2のトルク指令Tm2*を設定してモータECU40に送信する。そして、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のスイッチング制御を行なう。このEV走行モードでの走行時には、HV走行モードでの走行時と同様に計算した要求パワーPe*が始動用閾値Pstart以上に至ったときなどエンジン22の始動条件が成立したときに、エンジン22を始動してHV走行モードでの走行に移行する。
ここで、エンジン22の始動は、基本的には、エンジン22をクランキングするためのクランキングトルクTcrをモータMG1から出力すると共にこのクランキングトルクTcrの出力に伴って駆動軸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TcnをモータMG2から出力することによってエンジン22をクランキングし、エンジン22の回転数Neが所定回転数(例えば、800rpmや1000rpmなど)以上に至ったときに燃料噴射制御や点火制御などを開始する、ことによって行なわれる。なお、このエンジン22の始動の最中もバッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTr*が駆動軸36に出力されるようモータMG2の駆動制御が行なわれる。即ち、モータMG2から出力すべきトルクは、要求トルクTr*とキャンセルトルクTcnとの和のトルクとなる。
次に、こうして構成された実施例のハイブリッド自動車20の動作、特に、エンジン22を始動する際におけるエンジン22の初爆時のモータMG1の駆動制御について説明する。図2は、実施例のHVECU70により実行される初爆補正制御判定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、エンジン22の始動条件が成立したときに実行される。なお、初爆補正制御の詳細については後述する。
初爆補正制御判定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、ダンパ28に取り付けられた図示しない温度センサからのダンパ28の温度Tdを入力し(ステップS100)、入力したダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1(例えば、−10℃や−5℃,0℃など)以上且つそれより高い閾値Tdref2(例えば、35℃や40℃,45℃など)以下か否かを判定する(ステップS110)。そして、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、エンジン22の初爆によりキャリア軸34に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクをモータMG1から出力する初爆補正制御を実行すると判定して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。一方、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、初爆補正制御を実行しないと判定して(ステップS130)、本ルーチンを終了する。初爆補正制御を実行すると判定したときには、エンジン22の初爆によりキャリア軸34に作用すると想定されるトルクTfをプラネタリギヤ30のギヤ比ρ(サンギヤの歯数/リングギヤの歯数)を用いてモータMG1の回転軸のトルクTf2に換算し、この換算後のトルクTf2に正の補正ゲイン(補正係数)α(α≦1)を乗じて補正トルク(Tf2・α)を計算し、この補正トルク(Tf2・α)をクランキングトルクTcrから減じて補正後トルク(Tcr−Tf2・α)を計算し、この補正後トルク(Tcr−Tf2・α)をエンジン22の初爆時にモータMG1から出力する。ここで、トルク(−Tf2・α)が上述の初爆抑制トルクに相当する。ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、こうした初爆補正制御の実行により、エンジン22を始動する際に初爆ショックを抑制することができる。
ここで、閾値Tdref1,Tdref2について説明する。閾値Tdref1,Tdref2は、ダンパ28のゴムの硬さが予め定められた範囲内となるダンパ28の温度の下限,上限として定められる。ダンパ28のゴムが温度Tdが低いときには硬くなり温度Tdが高いときには柔らかくなることから、温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときに初爆補正制御を実行すると、ダンパ28の温度特性(ダンパ28のゴムの硬さの温度依存性など)により、エンジン22を始動する際に初爆ショックを抑制できなかったり却って大きくなったりする場合が生じ得る。したがって、実施例では、これらのときには、初爆補正制御を実行しない(実行を禁止する)ものとした。これにより、エンジン22を始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。
以上説明した実施例のハイブリッド自動車20の制御装置によれば、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、エンジン22の初爆時に初爆補正制御を実行し、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、エンジン22の初爆時に初爆補正制御を実行しないから、ダンパ28の温度特性に起因してエンジン22を始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20の制御装置では、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、初爆補正制御を実行すると判定し、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、初爆補正制御を実行しないと判定するものとしたが、ダンパ28の温度Tdに拘わらず初爆補正制御を実行するものとして、上述の補正ゲインαをダンパ28の温度に応じて設定する(切り替える)ものとしてもよい。この場合、エンジン22の始動条件が成立したときに、HVECU70は、図2の初爆補正制御判定ルーチンに代えて、図3や図4に例示する初爆補正制御ゲイン設定ルーチンを実行するものとしてもよい。
図3の初爆補正制御ゲイン設定ルーチンでは、ダンパ28の温度Tdを入力してこれが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下かを判定し(ステップS200,S210)、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下のときには、比較的大きな正の所定値α1(α1≦1)を補正ゲインαに設定して(ステップS220)、本ルーチンを終了し、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1より低いときや閾値Tdref2より高いときには、所定値α1より小さな正の所定値α2を補正ゲインαに設定して(ステップS230)、本ルーチンを終了する。
図4の初爆補正制御ゲイン設定ルーチンでは、ダンパ28の温度Tdを入力し(ステップS300)、入力したダンパ28の温度Tdに基づいて補正ゲインαを設定して(ステップS310)、本ルーチンを終了する。補正ゲインαは、この変形例では、ダンパ28の温度Tdと補正ゲインαとの関係を予め定めて補正ゲイン設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、ダンパ28の温度Tdが与えられると記憶したマップから対応する補正ゲインαを導出して設定するものとした。補正ゲイン設定用マップの一例を図5に示す。補正ゲインαは、図示するように、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1以上且つ閾値Tdref2以下の範囲では所定値α1が設定され、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref1より低い範囲では温度Tdが低いほど所定値αから値0に向けて小さくなる傾向に設定され、ダンパ28の温度Tdが閾値Tdref2より高い範囲では温度Tdが高いほど所定値αから値0に向けて小さくなる傾向に設定される。
図3や図4の初爆補正制御ゲイン設定ルーチンを実行する場合でも、実施例の図2の初爆補正制御判定ルーチンを実行する場合と同様に、エンジン22を始動する際に初爆ショックが大きくなるのを抑制することができる。
実施例のハイブリッド自動車20の制御装置では、ダンパ28の温度Tdは、ダンパ28に取り付けられた温度センサからの温度を用いるものとしたが、外気温Toutやエンジン22の吸気温度Tinに対して予め実験や解析などによって定めた時定数やレート値を用いたなまし処理やレート処理を施して推定される値を用いるものとしてもよい。また、ダンパ28の温度Tdは、エンジン22の停止時間(いわゆるソーク時間)が所定時間(例えば30分や1時間,2時間など)以上のときには、外気温Toutを用いるものとし、エンジン22の停止時間が所定時間未満のときには、エンジン22の冷却水温Twと外気温Toutとダンパ28の温度Tdとの関係として予め実験や解析などによって定めたマップに冷却水温Twと外気温Toutとを適用して得られる値を用いるものとしてもよい。
実施例のハイブリッド自動車20の制御装置では、初爆補正制御を実行するときには、エンジン22の初爆時に初爆によりキャリア軸34に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクをモータMG1から出力するものとしたが、初爆抑制トルクをモータMG2から出力するものとしてもよい。
実施例では、エンジン22とプラネタリギヤ30とモータMG1,MG2とバッテリ50とを備えるハイブリッド自動車20の構成としたが、車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、後段軸に動力を入出力可能なモータと、モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備える構成であればよいから、1モータハイブリッド自動車等の構成としてもよい。
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、ダンパ28が「ねじれ要素」に相当し、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータMG1が「モータ」に相当し、バッテリ50が「バッテリ」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40とが「制御装置」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、自動車の制御装置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、28 ダンパ、30 プラネタリギヤ、34 キャリア軸、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、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、70 ハイブリッド用電子制御ユニット(HVECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ、MG1,MG2 モータ。
Claims (1)
- 車軸に連結された後段軸にねじれ要素を介して出力軸が接続されたエンジンと、前記後段軸に動力を入出力可能なモータと、前記モータと電力をやりとり可能なバッテリと、を備える自動車の制御装置であって、
前記エンジンを始動する際、該エンジンの初爆により前記後段軸に作用するトルクを抑制するための初爆抑制トルクを前記モータから出力させる初爆補正制御を、前記ねじれ要素の温度に応じて切り替える、
ことを特徴とする自動車の制御装置。
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CN108327516A (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-27 | 丰田自动车株式会社 | 用于混合动力车辆的控制装置 |
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