JP2016132367A - ハイブリッド自動車 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動軸に連結された噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続するのを抑制する。【解決手段】第1モータの角加速度dωm1と第1モータのトルクTm1と第2モータのトルクTm2とを用いて駆動軸のトルクTpを演算する(S110)。そして、駆動軸のトルクTpの所定区間の最大値Tpmaxと最小値Tpminとの差分として、所定区間の変動幅ΔTpを演算する(S140)。そして、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きいときには、噛み合い機構で異音(歯打ち音)が発生している可能性があると判定する(S180)。そして、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに比して、エンジンの動作点を高回転数低トルク側の動作点とし、これに応じて、第1,第2モータの動作点を変更する(S190)。【選択図】図2
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、プラネタリギヤと、第1,第2モータと、バッテリと、を備えるハイブリッド自動車に関する。
従来、エンジンと、動力分配機構と、第1,第2モータジェネレータと、を備えるハイブリッド自動車の制御装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。動力分配機構のサンギヤには、第1モータジェネレータのロータが接続されている。動力分配機構のキャリヤには、エンジンのクランクシャフトがダンパ機構を介して接続されている。動力分配機構のリングギヤには、車輪に連結されたアウトプットシャフトと、第2モータジェネレータのロータと、が接続されている。バッテリは、第1,第2モータジェネレータと電力をやりとりする。このハイブリッド自動車では、第2モータジェネレータの回転速度が所定時間内に増減を繰り返す場合に、第2モータジェネレータの回転速度の変動幅が所定の判定幅を超えているか否かを判定する。そして、変動幅が判定幅を超えている場合に、異音発生箇所の変動が大きく、トランスアクスル内で異音が発生していると判定する。一方、変動幅が判定幅を超えていない場合には、異音発生箇所の変動が小さく、トランスアクスル内で異音が発生していないと判定する。これにより、第2モータが回転している状態においても、エンジントルクの変動に起因してトランスアクスル内で生じる異音を検出することができる。
こうしたハイブリッド自動車では、トランスアクスル内で異音が発生する或いは異音の発生が継続するのを抑制することが要請されている。このため、トランスアクスル内で異音が発生している可能性があるか否かを判定する必要がある。この判定手法として、第2モータジェネレータの回転速度の変動幅を用いる手法だけでなく、他のパラメータを用いる手法も構築することが要請される。
本発明のハイブリッド自動車は、駆動軸に連結された噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続するの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、
前記第1モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2モータと、
前記第1モータおよび前記第2モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記第1モータの角加速度と前記第1モータのトルクと前記第2モータのトルクとを用いて前記駆動軸のトルクを演算する演算手段と、
前記演算される駆動軸のトルクの所定区間の最大値と最小値との差分が閾値未満のときと、前記差分が前記閾値以上のときと、で前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとの少なくとも1つの動作点を異ならせる制御手段と、
を備え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、
前記第1モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2モータと、
前記第1モータおよび前記第2モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記第1モータの角加速度と前記第1モータのトルクと前記第2モータのトルクとを用いて前記駆動軸のトルクを演算する演算手段と、
前記演算される駆動軸のトルクの所定区間の最大値と最小値との差分が閾値未満のときと、前記差分が前記閾値以上のときと、で前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとの少なくとも1つの動作点を異ならせる制御手段と、
を備え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、第1モータの角加速度と第1モータのトルクと第2モータのトルクとを用いて駆動軸のトルクを演算する。そして、演算される駆動軸のトルクの所定区間の最大値と最小値との差分が閾値未満のときと、その差分が閾値以上のときと、でエンジンと第1モータと第2モータとの少なくとも1つの動作点を異ならせる。ここで、「所定区間」は、例えば、エンジンの1サイクル(2回転)などを用いることができる。駆動軸のトルクの所定区間の差分が大きいときには、駆動軸のトルクが値0を跨いで変動している可能性があり、駆動軸に連結された噛み合い機構で異音が発生している可能性がある。ここで、「噛み合い機構」としては、シフトポジションが走行用ポジションのときには、プラネタリギヤ,駆動輪と駆動軸との間に介在するギヤ機構などが該当し、シフトポジションが駐車ポジションのときには、プラネタリギヤ,駆動輪と駆動軸との間に介在するギヤ機構,パーキングロック機構のパーキングギヤおよびパーキングロックポールなどが該当する。この本発明のハイブリッド自動車では、差分が閾値以上のときに、エンジンと第1モータと第2モータとの少なくとも1つの動作点を、差分が閾値未満のときとは異ならせる。例えば、エンジンのトルク変動を小さくするために、エンジンの動作点を高回転数低トルク側に変更する。或いは、噛み合い機構のガタ詰めを行なうために、第2モータのトルクを変更する。これにより、噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続するのを抑制することができる。
こうした本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記差分が前記閾値以上のときには、前記差分が前記閾値未満のときに比して、前記エンジンの動作点を高回転数低トルク側の動作点とするものとしてもよい。こうすれば、エンジンのトルク変動を小さくすることによって、駆動軸のトルク変動を小さくし、噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続するのを抑制することができる。
また、本発明のハイブリッド自動車において、前記制御手段は、前記差分が前記閾値以上のときには、前記差分が前記閾値未満のときに比して、前記第2モータのトルクを大きくする或いは小さくして、前記噛み合い機構のガタ詰めを行なうものとしてもよい。こうすれば、噛み合い機構のガタ詰めによって、噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続するの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、エンジン22と、プラネタリギヤ30と、モータMG1,MG2と、インバータ41,42と、バッテリ50と、パーキングロック機構60と、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。
エンジン22は、ガソリンや軽油などを燃料として、吸気・圧縮・膨張・排気の4行程を1サイクルとして動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、エンジンECUという)24により運転制御されている。
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から入力されている。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。エンジン22のクランクシャフト26の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23からのクランク角θcr。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサからのスロットル開度TH。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。種々の制御信号としては、以下のものを挙げることができる。燃料噴射弁への駆動信号。スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータへの駆動信号。イグナイタと一体化されたイグニッションコイルへの制御信号。エンジンECU24は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このエンジンECU24は、HVECU70からの制御信号によりエンジン22を運転制御する。また、エンジンECU24は、必要に応じてエンジン22の運転状態に関するデータをHVECU70に出力する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23からのクランク角θcrに基づいて、エンジン22の角速度ωe,回転数Neを演算している。
プラネタリギヤ30は、外歯歯車であるサンギヤ31と、このサンギヤ31と同心円上に配置される内歯歯車であるリングギヤ32と、サンギヤ31およびリングギヤ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、を備えるシングルピニオン式の遊星歯車機構として構成されている。このプラネタリギヤ30のサンギヤ31には、モータMG1の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のリングギヤ32には、駆動輪39a,39bにデファレンシャルギヤ38およびギヤ機構37を介して連結された駆動軸36が接続されると共に、減速ギヤ35を介してモータMG2の回転子が接続されている。プラネタリギヤ30のキャリヤ34には、ダンパ28を介してエンジン22のクランクシャフト26が接続されている。
モータMG1は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子がプラネタリギヤ30のサンギヤに接続されている。モータMG2は、例えば同期発電電動機として構成されており、上述したように、回転子が駆動軸36に接続されている。インバータ41,42は、バッテリ50と共に電力ライン54に接続されており、モータMG1,MG2を駆動する。モータMG1,MG2は、モータ用電子制御ユニット(以下、モータECUという)40によってインバータ41,42の図示しないスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
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いる。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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からの回転位置θm1,θm2。モータMG1,MG2の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流。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。モータECU40は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このモータECU40は、HVECU70からの制御信号によってモータMG1,MG2を駆動制御する。また、モータECU40は、必要に応じてモータMG1,MG2の駆動状態に関するデータをHVECU70に出力する。モータECU40は、回転位置検出センサ43,44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の角速度ωm1,ωm2,回転数Nm1,Nm2を演算している。また、モータMG1の角速度ωm1から前回の角速度(前回ωm1)を減じた値(ωm1−前回ωm1)を角速度の演算周期で除して、モータMG1の角加速度dωm1を演算している。
バッテリ50は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、インバータ41,42と共に電力ライン54に接続されている。このバッテリ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により管理されている。
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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。バッテリ50の端子間に設置された電圧センサ51aからの電池電圧Vb。バッテリ50の出力端子に取り付けられた電流センサ51bからの電池電流Ib。バッテリ50に取り付けられた温度センサ51cからの電池温度Tb。バッテリECU52は、HVECU70と通信ポートを介して接続されている。このバッテリECU52は、必要に応じてバッテリ50の状態に関するデータをHVECU70に出力する。バッテリECU52は、電流センサ51bからの電池電流Ibの積算値に基づいて蓄電割合SOCを演算している。蓄電割合SOCは、バッテリ50の全容量に対するバッテリ50から放電可能な電力の容量の割合である。また、バッテリECU52は、演算した蓄電割合SOCと、温度センサ51cからの電池温度Tbと、に基づいて入出力制限Win,Woutを演算している。入出力制限Win,Woutは、バッテリ50を充放電してもよい最大許容電力である。
パーキングロック機構60は、パーキングギヤ62と、パーキングロックポール64と、を有する。パーキングギヤ62は、リングギヤ32と一体に構成された外歯歯車である。パーキングロックポール64は、パーキングギヤ62と噛み合って、パーキングギヤ62をロックする。このパーキングロックポール64は、HVECU70によって図示しないアクチュエータが駆動制御されることによって作動する。パーキングロック機構60は、シフトポジションSPが駐車ポジション(Pポジション)およびそれ以外のポジションのときの、パーキングロックポール64によるパーキングギヤ62との噛合および噛合の解除により、リングギヤ32ひいては駆動輪39a,39bのロックおよびロックの解除を行なう。
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、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。各種センサからの信号としては、以下のものを挙げることができる。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。HVECU70からは、パーキングロック機構60の図示しないアクチュエータへの駆動制御信号などが出力ポートを介して出力されている。HVECU70は、上述したように、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いる。このHVECU70は、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。
なお、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションセンサ82により検出されるシフトポジションSPとしては、駐車時に用いる駐車ポジション(Pポジション),後進走行用のリバースポジション(Rポジション),中立のニュートラルポジション(Nポジション),前進走行用のドライブポジション(Dポジション)などがある。
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、ハイブリッド走行モード(HV走行モード),電動走行モード(EV走行モード)などの走行モードで走行する。HV走行モードは、エンジン22の運転とモータMG1,MG2の駆動とを伴って走行する走行モードである。EV走行モードは、エンジン22を運転停止すると共にモータMG2を駆動して走行する走行モードである。
HV走行モードでは、HVECU70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とに基づいて、走行に要求される(駆動軸36に出力すべき)要求トルクTp*を設定する。続いて、設定した要求トルクTp*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*を計算する。ここで、駆動軸36の回転数Nrとしては、モータMG2の回転数Nm2,車速Vに換算係数を乗じて得られる回転数などを用いることができる。そして、走行用パワーPdrv*からバッテリ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*を計算する。次に、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Tp*が駆動軸36に出力されるように、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。そして、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*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。エンジンECU24は、エンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*を受信すると、受信した目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいてエンジン22が運転されるように、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う。モータECU40は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信すると、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
EV走行モードでは、HVECU70は、まず、HV走行モードと同様に、要求トルクTp*を設定する。続いて、モータMG1のトルク指令Tm1*に値0を設定する。そして、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で要求トルクTp*が駆動軸36に出力されるように、モータMG2のトルク指令Tm2*を設定する。そして、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*をモータECU40に送信する。モータECU40は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を受信すると、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようにインバータ41,42のスイッチング素子のスイッチング制御を行なう。
また、実施例のハイブリッド自動車20では、シフトポジションSPがPポジションのときに、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Slo以下のときには、エンジン22が運転停止されていればエンジン22を始動し、エンジン22からの動力を用いたモータMG1による発電によってバッテリ50を充電する。そして、バッテリ50の蓄電割合SOCが閾値Shi以上に至ると、バッテリ50の充電を終了する(エンジン22を運転停止する)。ここで、閾値Sloは、バッテリ50の充電を開始する蓄電割合SOCであり、例えば、35%,40%などを用いることができる。閾値Shiは、バッテリ50の充電を終了する蓄電割合SOCであり、例えば、50%,55%などを用いることができる。停車中にバッテリ50を充電する際には、上述のHV走行モードで、要求トルクTp*に値0を設定し、この要求トルクTp*を用いてエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。そして、この目標回転数Ne*および目標トルクTe*に基づいてエンジン22を制御すると共にトルク指令Tm1*,Tm2*に基づいてモータMG1,MG2を制御する。こうした制御により、エンジン22を負荷運転して、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内でバッテリ50を充電することができる。なお、シフトポジションSPがPポジションのときには、パーキングロック機構60のパーキングギヤ62とパーキングロックポール64との噛合により、駆動輪39a,39bがロックされる。
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およびモータMG1,MG2の動作点を設定する際の動作について説明する。図2は、実施例のHVECU70により実行される動作点設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を負荷運転しているときに、繰り返し実行される。
動作点設定ルーチンが実行されると、HVECU70は、まず、モータMG1の角加速度dωm1,モータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2のデータを入力する(ステップS100)。ここで、モータMG1の角加速度dωm1は、モータECU40により演算された値を入力するものとした。また、モータMG1,MG2のトルクTm1,Tm2は、ステップS100の処理の実行直前に、上述の処理によって設定されたモータMG1,MG2トルク指令Tm1*,Tm2*を入力するものとした。
続いて、モータMG1の慣性モーメントIm1および角加速度dωm1とモータMG1のトルクTm1とモータMG2のトルクTm2とプラネタリギヤ30のギヤ比ρと減速ギヤ35のギヤ比Grとを用いて、次式(1)により、駆動軸36のトルクTpを演算する(ステップS110)。
Tp=(Im1・dωm1-Tm1)/ρ+Tm2・Gr (1)
そして、本ルーチンの今回の実行開始から所定区間が経過したか否かを判定する(ステップS120)。ここで、所定区間は、例えば、エンジン22の1サイクル(2回転)などを用いることができる。
ステップS120で所定区間が経過していないと判定されたときには、ステップS100に戻る。ステップS100〜S120の処理を繰り返し実行して、ステップS120で所定区間が経過していると判定されたときには、駆動軸36のトルクTpの、所定区間の最大値Tpmaxおよび最小値Tpminを設定する(ステップS130)。そして、最大値Tpmaxから最小値Tpminを減じて、駆動軸36のトルクTpの所定区間の変動幅ΔTpを計算する(ステップS140)。この変動幅ΔTpは、エンジン22のトルク変動などに起因する駆動軸36のトルク変動の大きさを意味する。なお、駆動軸36のトルク変動は、ダンパ28などで共振が生じているときに大きくなりやすい。
こうして駆動軸36のトルクTpの所定区間の変動幅ΔTpを設定すると、設定した変動幅ΔTpを閾値ΔTprefと比較する(ステップS150)。ここで、閾値ΔTprefは、駆動軸36に連結された噛み合い機構で異音(歯打ち音)が発生している可能性があるか否かを判定するために用いる閾値である。ここで、噛み合い機構としては、シフトポジションSPがDポジション,Rポジションのときには、プラネタリギヤ30,ギヤ機構37などが該当し、シフトポジションSPがPポジションのときには、パーキングロック機構60のパーキングギヤ62およびパーキングロックポール64,プラネタリギヤ30,ギヤ機構37などが該当する。駆動軸36のトルクTpの所定区間の変動幅ΔTpが大きいときには、駆動軸36のトルクTpが値0を跨いで大きく変動している可能性があり、噛み合い機構で異音が発生している可能性がある。特に、シフトポジションSPがPポジションでバッテリ50を充電するときには、要求トルクTp*に値0を設定するから、こうした異音が発生しやすい。また、シフトポジションSPがDポジション,Rポジションのときでも、要求トルクTp*の絶対値が小さいとき(値0付近のとき)には、こうした異音が発生しやすい。ステップS150の処理は、変動幅ΔTpを用いて、こうした異音(歯打ち音)が発生しているか否かを判定する処理である。閾値ΔTprefは、予め実験や解析によって定めて用いることができる。
ステップS150で変動幅ΔTpが閾値ΔTpref未満のときには、噛み合い機構で異音は生じていないと判定し(ステップS160)、通常動作点を選択すると判定して(ステップS170)、本ルーチンを終了する。
通常動作点を選択すると判定したときには、エンジン22およびモータMG1,MG2の動作点を、以下のように設定する。上述したように、要求トルクTp*,走行用パワーPdrv*,要求パワーPe*を設定すると、要求パワーPe*と、エンジン22を効率よく運転するための動作ライン(例えば燃費最適動作ライン)と、を用いてエンジン22の目標回転数Ne*,目標トルクTe*を設定する。実施例では、要求パワーPe*が一定のライン(等パワーライン)と、動作ラインと、の交点の燃費回転数Neefおよび燃費トルクTeefを目標回転数Ne*および目標トルクTe*として設定するものとした。続いて、バッテリ50の入出力制限Win,Woutの範囲内で、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を設定する。
モータMG1のトルク指令Tm1*の設定について説明する。まず、エンジン22の目標回転数Ne*と駆動軸36の回転数Nr(=Nm2/Gr)とプラネタリギヤ30のギヤ比ρとを用いて、次式(2)により、モータMG1の目標回転数Nm1*を計算する。続いて、計算したモータMG1の目標回転数Nm1*とモータMG1の現在の回転数Nm1とエンジン22の目標トルクTe*とプラネタリギヤ30のギヤ比ρとを用いて、式(3)により、モータMG1のトルク指令Tm1*を計算する。式(2)は、プラネタリギヤ30の共線図を用いれば、容易に導くことができる。式(3)は、モータMG1を目標回転数Nm1*で回転させる(エンジン22を目標回転数Ne*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る。式(3)中、右辺第1項はフィードフォワード項であり、右辺第2項,第3項はフィードバック項の比例項,積分項である。式(3)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。このトルク指令Tm1*は、基本的には、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向のトルクとなる。
Nm1*=Ne*・(1+ρ)/ρ-Nm2/(Gr・ρ) (2)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
Tm1*=-ρ・Te*/(1+ρ)+k1(Nm1*-Nm1)+k2∫(Nm1*-Nm1)dt (3)
モータMG2のトルク指令Tm2*の設定について説明する。まず、式(4)に示すように、要求トルクTp*からトルク(−Tm1*/ρ)を減じた値を減速ギヤ35のギヤ比Grで除して、モータMG2の基本トルクTm2tmpを計算する。ここで、トルク(−Tm1*/ρ)は、モータMG1をトルク指令Tm1*で駆動したときに、モータMG1から出力されてプラネタリギヤ30を介して駆動軸36に作用するトルクである。続いて、式(5)および式(6)に示すように、バッテリ50の入出力制限Win,WoutからモータMG1の消費電力(Tm1*・Nm1)を減じた値をモータMG2の回転数Nm2で除して、モータMG2のトルク制限Tm2min,Tm2maxを計算する。そして、式(7)に示すように、モータMG2の基本トルク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。
Tm2tmp=(Tp*+Tm1*/ρ)/Gr (4)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (7)
Tm2min=(Win-Tm1*・Nm1)/Nm2 (5)
Tm2max=(Wout-Tm1*・Nm1)/Nm2 (6)
Tm2*=max(min(Tm2tmp,Tm2max),Tm2min) (7)
ステップS150で変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以上のときには、噛み合い機構で異音が発生している可能性があると判定し(ステップS180)、異音回避用の動作点を選択すると判定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。
異音回避用の動作点を選択すると判定したときには、エンジン22およびモータMG1,MG2の動作点を、以下のように設定する。上述したように、目標トルクTp*,走行用パワーPdrv*,要求パワーPe*を設定すると、上述の燃費回転数Neefよりも所定値ΔNeだけ大きい回転数(Neef+ΔNe)を目標回転数Ne*に設定すると共に要求パワーPe*を目標回転数Ne*で除して目標トルクTe*を設定する。そして、上述の式(2),(3)によってモータMG1のトルク指令Tm1*を設定し、式(4)〜(7)によってモータMG2のトルク指令Tm2*を設定する。この場合の目標回転数Ne*および目標トルクTe*は、燃費回転数Neefおよび燃費トルクTeefからなる通常動作点よりも高回転数低トルク側の動作点となる。ここで、所定値ΔNeは、目標トルクTe*を小さくしてエンジン22のトルク変動を小さくすることによって、噛み合い機構で異音が発生しなくなる値を、実験や解析によって予め定めておいて用いるものとした。また、エンジン22の動作点を通常動作点よりも高回転数低トルク側の動作点とすることにより、モータMG1のトルク指令Tm1*は、式(3)から分かるように、エンジン22の回転数Neを押さえ込む方向のトルクとしては小さくなる。このため、モータMG2のトルク指令Tm2*は、式(4)から分かるように、大きくなる。
このように設定したエンジン22の目標回転数Ne*および目標トルクTe*,モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*を用いてエンジン22およびモータMG1,MG2を制御することにより、エンジン22のトルク変動を小さくすることによって駆動軸36のトルク変動を小さくすることができる。これにより、噛み合い機構で異音(歯打ち音)が発生する或いは異音の発生が継続す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では、モータMG1の角加速度dωm1とモータMG1のトルクTm1とモータMG2のトルクTm2とを用いて駆動軸36のトルクTpを演算する。そして、演算した駆動軸36のトルクTpの所定区間の最大値Tpmaxと最小値Tpminとの差分として、所定区間の変動幅ΔTpを演算する。そして、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きいときには、噛み合い機構で異音(歯打ち音)が発生している可能性があると判定し、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに比して、エンジン22の動作点を高回転数低トルク側の動作点とする。また、これに応じて、モータMG1,MG2の動作点を変更する。こうした制御により、噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続す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では、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きいときには、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに比して、エンジン22の動作点を高回転数低トルク側の動作点とし、これに応じて、モータMG1,MG2の動作点を変更するものとした。しかし、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きいときには、エンジン22およびモータMG1の動作点については、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときと同一とし、モータMG2の動作点については、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに対して変更するものとしてもよい。この場合、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きく且つ駆動軸36の要求トルクTp*が値0よりも大きいときには、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに比して、モータMG2のトルクを所定値ΔTm2だけ大きくするのが好ましい。また、変動幅ΔTpが閾値ΔTprefよりも大きく且つ駆動軸36の要求トルクTp*が値0よりも小さいときには、変動幅ΔTpが閾値ΔTpref以下のときに比して、モータMG2のトルクを所定値ΔTm2だけ小さくするのが好ましい。ここで、所定値ΔTm2は、噛み合い機構のガタ詰めを行なうことができる値を、実験や解析によって予め定めておいて用いることができる。こうして制御を行なう場合でも、実施例と同様に、噛み合い機構で異音が発生する或いは異音の発生が継続す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では、モータMG2を減速ギヤ35を介して駆動軸36に接続するものとした。しかし、モータMG2を2段,3段などの変速機を介して駆動軸36に接続するものとしてもよい。また、モータMG2を駆動軸36に直接接続するものとしてもよい。
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、エンジン22は「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「プラネタリギヤ」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、HVECU70が「演算手段」に相当し、HVECU70とエンジンECU24とモータECU40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、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 プラネタリギヤ、31 サンギヤ、32 リングギヤ、33 ピニオンギヤ、34 キャリヤ、35 減速ギヤ、36 駆動軸、37 ギヤ機構、38 デファレンシャルギヤ、39a,39b 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、43,44 回転位置検出センサ、50 バッテリ、51a 電圧センサ、51b 電流センサ、51c 温度センサ、52 バッテリ用電子制御ユニット(バッテリECU)、54 電力ライン、60 パーキングロック機構、62 パーキングギヤ、64 パーキングロックポール、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)
- エンジンと、
動力を入出力可能な第1モータと、
前記第1モータの回転軸と前記エンジンの出力軸と駆動輪に連結された駆動軸とに3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、
前記駆動軸に動力を入出力可能な第2モータと、
前記第1モータおよび前記第2モータと電力をやりとり可能なバッテリと、
を備えるハイブリッド自動車であって、
前記第1モータの角加速度と前記第1モータのトルクと前記第2モータのトルクとを用いて前記駆動軸のトルクを演算する演算手段と、
前記演算される駆動軸のトルクの所定区間の最大値と最小値との差分が閾値未満のときと、前記差分が前記閾値以上のときと、で前記エンジンと前記第1モータと前記第2モータとの少なくとも1つの動作点を異ならせる制御手段と、
を備えることを特徴とするハイブリッド自動車。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015008459A JP2016132367A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | ハイブリッド自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2015008459A JP2016132367A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | ハイブリッド自動車 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016132367A true JP2016132367A (ja) | 2016-07-25 |
Family
ID=56425717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2015008459A Pending JP2016132367A (ja) | 2015-01-20 | 2015-01-20 | ハイブリッド自動車 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2016132367A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108216193A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-29 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆的控制装置 |
CN109600086A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-09 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 混合动力汽车的振荡抑制方法 |
-
2015
- 2015-01-20 JP JP2015008459A patent/JP2016132367A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108216193A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-29 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆的控制装置 |
CN108216193B (zh) * | 2016-12-19 | 2020-09-18 | 丰田自动车株式会社 | 混合动力车辆的控制装置 |
CN109600086A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-09 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 混合动力汽车的振荡抑制方法 |
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