JP2017121896A - Hybrid vehicle and control method for hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法に関する。 The present invention relates to a hybrid vehicle including a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power, and a method for controlling the hybrid vehicle.
近年、燃費向上及び環境対策などの観点から、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン及びモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両(以下「HEV」という)が注目されている。このHEVにおいては、車両の加速時や発進時には、モータージェネレーターによる駆動力のアシストが行われる一方で、慣性走行時や制動時においてはモータージェネレーターによる回生発電が行われる(例えば特許文献1参照)。また、近年では、モータージェネレーターがエンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたHEVも開発されてきている。 In recent years, a hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) including a hybrid system having an engine and a motor generator that are controlled in combination according to the driving state of the vehicle has attracted attention from the viewpoint of improving fuel efficiency and environmental measures. . In this HEV, driving force is assisted by a motor generator when the vehicle is accelerated or started, while regenerative power generation is performed by the motor generator during inertia traveling or braking (see, for example, Patent Document 1). In recent years, HEVs in which a motor generator is connected to an output shaft for transmitting engine power have been developed.
ところで、エンジンの停止時において、ピストンの停止位置(クランク角)によって、エンジンの停止時のエンジンの振動が大きくなることがある。具体的には、ピストンが上死点の位置で停止した場合に、エンジンの振動が大きくなる。これは、ピストンが上死点の位置で停止した場合、ピストンが上死点の位置から反動で下死点側に戻されることに起因して、大きな振動が発生するものと考えられる。なお、このエンジン停止時における振動は、一般的に、ガソリンエンジンよりもディーゼルエンジンの方が大きい傾向がある。しかしながら、このエンジン停止時における振動を抑制するための技術は開発されていなかった。 By the way, when the engine is stopped, the vibration of the engine when the engine is stopped may increase depending on the stop position (crank angle) of the piston. Specifically, when the piston stops at the top dead center, the vibration of the engine increases. This is considered that when the piston stops at the top dead center position, a large vibration occurs due to the piston returning to the bottom dead center side by reaction from the top dead center position. Note that the vibration when the engine is stopped generally tends to be larger in a diesel engine than in a gasoline engine. However, no technology has been developed for suppressing vibration when the engine is stopped.
本発明は上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの停止時におけるエンジンの振動を抑制することができるハイブリッド車両及びハイブリッド車両の制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a hybrid vehicle and a hybrid vehicle control method capable of suppressing engine vibration when the engine is stopped.
上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムと、制御装置と、を備えたハイブリッド車両において、前記制御装置は、前記エンジンを停止させるとの要求であるエンジン停止要求を受信した場合に、前記エンジンのピストンが上死点以外の位置で停止するように前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御する。 In order to achieve the above object, a hybrid vehicle of the present invention is a hybrid vehicle including a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power, and a control device. When the engine stop request, which is a request to stop the engine, is received, the output shaft of the engine is based on the crank angle of the engine so that the piston of the engine stops at a position other than the top dead center. The torque of the motor generator connected to is controlled.
本発明によれば、エンジン停止要求を受信した場合に上記のようにモータージェネレーターのトルクを制御することで、エンジンのピストンを上死点以外の位置で停止させることができるので、エンジンの停止時におけるエンジンの振動を抑制することができる。 According to the present invention, when the engine stop request is received, the engine piston can be stopped at a position other than the top dead center by controlling the torque of the motor generator as described above. The vibration of the engine can be suppressed.
上記構成において、前記制御装置は、前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御するにあたり、
前記モータージェネレーターの回転数に基づいて前記エンジンのクランク角を推定し、推定された前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御してもよい。
In the above configuration, the control device controls the torque of the motor generator connected to the output shaft of the engine based on the crank angle of the engine.
The engine crank angle may be estimated based on the rotation speed of the motor generator, and the torque of the motor generator connected to the output shaft of the engine may be controlled based on the estimated crank angle of the engine. .
ここで、一般に、クランク角センサによってクランク角を精度良く検出することは容易ではない。一方、モータージェネレーターの回転数を検出するモーター回転数センサによって、モータージェネレーターの回転数を精度良く検出することは比較的容易である。そのため、モータージェネレーターの回転数に基づいてエンジンのクランク角を推定する方が、クランク角センサによってクランク角を精度よく直接検出するよりも、容易に精度良く行える。したがって、上記構成によれば、クランク角センサによって直接検出されたクランク角に基づいてモータージェネレーターのトルクを制御するよりも、容易にクランク角を精度良く推定して、容易にモータージェネレーターのトルクを精度良く制御することができる。その結果、ピストンを上死点以外の位置で精度良く停止させることが容易にできる。 Here, in general, it is not easy to accurately detect the crank angle by the crank angle sensor. On the other hand, it is relatively easy to detect the rotational speed of the motor generator with high accuracy by a motor rotational speed sensor that detects the rotational speed of the motor generator. Therefore, estimating the crank angle of the engine based on the rotation speed of the motor generator can be performed more easily and accurately than directly detecting the crank angle with a crank angle sensor. Therefore, according to the above configuration, it is easier to accurately estimate the crank angle and control the torque of the motor generator more accurately than to control the torque of the motor generator based on the crank angle directly detected by the crank angle sensor. It can be controlled well. As a result, the piston can be easily stopped with high accuracy at a position other than the top dead center.
また上記の目的を達成するための本発明のハイブリッド車両の制御方法は、エンジンの動力を伝達する出力軸に接続されたモータージェネレーターを有するハイブリッドシステムを備えたハイブリッド車両の制御方法において、前記エンジンを停止させるとの要求であるエンジン停止要求を受信した場合に、前記エンジンのピストンが上死点以外の位置で停止するように前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a hybrid vehicle control method according to the present invention, comprising: a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power; When the engine stop request, which is a request to stop, is received, the piston of the engine is connected to the output shaft of the engine based on the crank angle of the engine so as to stop at a position other than the top dead center. The torque of the motor generator is controlled.
本発明によれば、エンジン停止要求を受信した場合に上記のようにモータージェネレーターのトルクを制御することで、エンジンのピストンを上死点以外の位置で停止させることができるので、エンジンの停止時におけるエンジンの振動を抑制することができる。 According to the present invention, when the engine stop request is received, the engine piston can be stopped at a position other than the top dead center by controlling the torque of the motor generator as described above. The vibration of the engine can be suppressed.
上記方法において、前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御するにあたり、前記モータージェネレーターの回転数に基づいて前記エンジンのクランク角を推定し、推定された前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御してもよい。 In the above method, when controlling the torque of the motor generator connected to the output shaft of the engine based on the crank angle of the engine, the crank angle of the engine is estimated based on the rotational speed of the motor generator, The torque of the motor generator connected to the output shaft of the engine may be controlled based on the estimated crank angle of the engine.
上記方法によれば、クランク角センサによって直接的に検出されたクランク角に基づいてモータージェネレーターのトルクを制御する場合よりも、容易にクランク角を精度良く推定して、容易にモータージェネレーターのトルクを精度良く制御することができる。その結果、ピストンを上死点以外の位置で精度良く停止させることが容易にできる。 According to the above method, it is possible to easily estimate the crank angle with higher accuracy and to easily increase the torque of the motor generator than when controlling the torque of the motor generator based on the crank angle directly detected by the crank angle sensor. It can be controlled with high accuracy. As a result, the piston can be easily stopped with high accuracy at a position other than the top dead center.
本発明によれば、エンジン停止要求を受信した場合にエンジンのピストンを上死点以外の位置で停止させることができ、エンジンの停止時におけるエンジンの振動を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an engine stop request | requirement is received, an engine piston can be stopped in positions other than a top dead center, and the vibration of an engine at the time of an engine stop can be suppressed.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態からなるハイブリッド車両の構成図である。このハイブリッド車両(以下「HEV」という)は、普通乗用車のみならず、バスやトラックなどを含む車両であり、車両の運転状態に応じて複合的に制御されるエンジン10及びモータージェネレーター31を有するハイブリッドシステム30を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a hybrid vehicle according to an embodiment of the present invention. This hybrid vehicle (hereinafter referred to as “HEV”) is a vehicle including not only a normal passenger car but also a bus, a truck, etc., and a hybrid having an
エンジン10においては、エンジン本体11に形成された複数(この例では4個)の気筒12内における燃料の燃焼により発生した熱エネルギーにより、クランクシャフト13が回転駆動される。このエンジン10には、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンが用いられる。クランクシャフト13の回転動力は、クランクシャフト13の一端部に接続するクラッチ14(例えば、湿式多板クラッチなど)を通じてトランスミッション20に伝達される。
In the
トランスミッション20には、HEVの運転状態と予め設定されたマップデータとに基づいて決定された目標変速段へ、変速用アクチュエーター21を用いて自動的に変速するAMT又はATが用いられている。なお、トランスミッション20は、AMTのような自動変速式に限るものではなく、ドライバーが手動で変速するマニュアル式であってもよい。
The
トランスミッション20で変速された回転動力は、プロペラシャフト22を通じてデファレンシャル23に伝達され、一対の駆動輪24にそれぞれ駆動力として分配される。
The rotational power changed by the
ハイブリッドシステム30は、モータージェネレーター31と、このモータージェネレーター31に順に電気的に接続するインバーター35、高電圧バッテリー32、DC/DCコンバーター33及び低電圧バッテリー34とを有している。
The
高電圧バッテリー32としては、リチウムイオンバッテリーやニッケル水素バッテリーなどが好ましく例示される。また、低電圧バッテリー34には鉛バッテリーが用いられる。
Preferred examples of the
DC/DCコンバーター33は、高電圧バッテリー32と低電圧バッテリー34との間における充放電の方向及び出力電圧を制御する機能を有している。また、低電圧バッテリー34は、各種の車両電装品36に電力を供給する。
The DC /
このハイブリッドシステム30における種々のパラメータ、例えば、電流値、電圧値やSOCなどは、BMS39(バッテリーマネージメントシステム)により検出される。BMS39は検出結果を制御装置80に伝える。
Various parameters in the
モータージェネレーター31は、回転軸37に取り付けられた第1プーリー15とエンジン本体11の出力軸であるクランクシャフト13の他端部に取り付けられた第2プーリー16との間に掛け回された金属製のチェーン17を介して、エンジン10との間で動力を伝達する。すなわち、第1プーリー15、第2プーリー16及びチェーン17は、エンジン10の動力を伝達する出力軸とモータージェネレーター31の回転軸37との間の動力を伝達する動力伝達機構としての機能を有している。
The
但し、この動力伝達機構の構成は、これに限定されるものではなく、例えば動力伝達機構は、第1プーリー15、第2プーリー16及びチェーン17の代わりに、複数のギアを介して動力を伝達する機構を用いることもできる。なお、このように、動力伝達機構として、チェーン17や複数のギアを用いることで、エンジン10とモータージェネレーター31との間の動力伝達を、滑りを生じずに行うことができる。
However, the configuration of the power transmission mechanism is not limited to this. For example, the power transmission mechanism transmits power via a plurality of gears instead of the
また、モータージェネレーター31に接続するエンジン本体11の出力軸は、クランクシャフト13に限定されるものではなく、例えばエンジン本体11とトランスミッション
20との間の伝達軸やプロペラシャフト22であってもよい。
Further, the output shaft of the engine main body 11 connected to the
このモータージェネレーター31は、エンジン本体11を始動するスターターモーター(図示せず)の代わりに、クランキングを行う機能も有している。
The
またHEVは、モータージェネレーター31の回転数(具体的には回転軸37の回転数)を検出するためのセンサとして、モーター回転数センサ102を備えている。モーター回転数センサ102は、その検出結果を制御装置80に伝える。
The HEV also includes a motor
上述したハイブリッドシステム30は制御装置80によって制御される。具体的にはハイブリッドシステム30は、制御装置80に制御されることで、HEVの発進時や加速時には、高電圧バッテリー32から電力を供給されたモータージェネレーター31により駆動力の少なくとも一部をアシストする一方で、慣性走行時や制動時においては、モータージェネレーター31による回生発電を行い、余剰の運動エネルギーを電力に変換して高電圧バッテリー32を充電する。
The
また制御装置80は、ハイブリッドシステム30の他に、クラッチ14の切断及び接続を制御するとともに、変速用アクチュエーター21を制御することでトランスミッション20のギア段も制御する。この制御装置80は、各種の制御処理を実行する制御部としての機能を有するCPUと、CPUの動作に用いられる各種データやプログラム等を記憶する記憶部としての機能を有するROM、RAM等とを有するマイクロコンピュータを備えている。
In addition to the
また本実施形態に係る制御装置80は、エンジン10を停止させるとの要求であるエンジン停止要求を受信した場合に、エンジン10のピストン(図示せず)が上死点以外の位置で停止するようにエンジン10のクランク角に基づいてエンジン10の出力軸(本実施形態ではクランクシャフト13)に接続されたモータージェネレーター31のトルクを制御する(以下、この制御処理を停止時制御処理と称する)。
In addition, when the
また制御装置80は、上記停止時制御処理において、上述したようにエンジン10のクランク角に基づいてモータージェネレーター31のトルクを制御するにあたり、モータージェネレーター31の回転数に基づいてエンジン10のクランク角を推定し、この推定されたクランク角に基づいてモータージェネレーター31のトルクを制御する。この停止時制御処理の詳細についてフローチャートを用いて説明すると次のようになる。
Further, the
図2は制御装置80による停止時制御処理の一例を示すフローチャートである。制御装置80の制御部は図2のフローチャートを所定周期で繰り返し実行する。ステップS10において制御部は、エンジン停止要求を受信したか否かを判定する。エンジン停止要求の具体的な内容は特に限定されるものではないが、例えば、エンジン10をアイドルストップさせる際に制御装置80が発信するエンジン停止要求であってもよく、ドライバーがエンジン10を停止させるためにエンジン停止スイッチを押した場合のように、ドライバーからのエンジン停止指令であってもよい。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of the stop time control process by the
ステップS10でNOと判定された場合、制御部はフローチャートのスタートに戻る(リターン)。 When it determines with NO by step S10, a control part returns to the start of a flowchart (return).
一方、ステップS10でYESと判定された場合(停止要求を受信した場合)、制御部は、モータージェネレーター31の回転数に基づいてクランク角を推定し、推定されたクランク角に基づいて、ピストンが上死点以外の位置で停止するように、推定されたクランク角に基づいてエンジン10の出力軸に接続されたモータージェネレーター31のトルク
を制御する(ステップS20)。なお、ピストンが停止する位置は、上死点以外の位置であれば特に限定されるものではないが、本実施形態においては、一例として、上死点と下死点との間の所定位置、具体的には、上死点と下死点との中間位置を用いる。
On the other hand, when it is determined YES in step S10 (when a stop request is received), the control unit estimates the crank angle based on the rotation speed of the
また制御部は、ステップS20においてクランク角を推定するにあたり、具体的には以下の手法によってこれを実行している。まず、制御装置80の記憶部(例えばROM)には、モータージェネレーター31の回転数からエンジン10の回転数を算出する第1演算式が予め記憶されているとともに、エンジン10の回転数からエンジン10のクランク角を演算する第2演算式も予め記憶されている。
In addition, when estimating the crank angle in step S20, the control unit specifically executes this by the following method. First, a first arithmetic expression for calculating the rotational speed of the
そこで、ステップS20において制御部は、モーター回転数センサ102が検出したモータージェネレーター31の回転数(rpm)を取得し、この取得されたモータージェネレーター31の回転数に基づいて第1演算式を用いてエンジン10の回転数を算出し、算出されたエンジン10の回転数に基づいて第2演算式を用いてクランク角を演算する。そして制御部は、この演算されたクランク角をステップS20のクランク角(推定されたクランク角)として取得する。但し、制御部によるクランク角の具体的な推定手法は、モータージェネレーター31の回転数に基づいてクランク角を推定可能な手法であればよく、これに限定されるものではない。
Therefore, in step S20, the control unit acquires the rotation speed (rpm) of the
また制御部は、ステップS20においてピストンを上死点以外の位置で停止させるにあたり、具体的には、ピストンを上死点と下死点との間の位置(本実施形態では一例として中間位置)で停止させる。 In addition, when the control unit stops the piston at a position other than the top dead center in step S20, specifically, the position of the piston between the top dead center and the bottom dead center (in the present embodiment, an intermediate position). Stop at.
この具体例を挙げると次のとおりである。ステップS10でエンジン停止要求があり、これにより、エンジン10の燃料噴射が停止された場合、主としてエンジンフリクションによってエンジン10の回転数は減少していく(すなわち、エンジン10は停止する方向に向かう)。そして、本実施形態では、このエンジンフリクションによるエンジン10の回転数の減少に、ステップS20におけるモータージェネレーター31のトルク制御が加わることで、本来ならランダムに停止するはずのピストン位置を、上死点以外の位置(一例として中間位置)に素早く停止させている。
A specific example is as follows. When there is an engine stop request in step S10, and the fuel injection of the
以上説明した本実施形態によれば、エンジン停止要求を受信した場合に、ピストンが上死点以外の位置で停止するようにクランク角に基づいてエンジン10の出力軸に接続されたモータージェネレーター31のトルクを制御することにより、ピストンを上死点以外の位置で停止させることができる。これにより、ピストンが上死点で停止する場合に比較して、エンジン10の停止時におけるエンジン10の振動を抑制することができる。
According to the present embodiment described above, when the engine stop request is received, the
なお、本実施形態に係る制御装置80は、ステップS20においてクランク角に基づいてモータージェネレーター31のトルクを制御するにあたり、モータージェネレーター31の回転数に基づいてクランク角を推定し、この推定されたクランク角に基づいてモータージェネレーター31のトルクを制御しているが、クランク角に基づくトルク制御の具体的内容はこれに限定されるものではない。例えば制御装置80は、クランク角センサを用いてクランク角を直接検出し、この直接検出されたクランク角に基づいてトルク制御を行ってもよい。
The
しかしながら、一般に、クランク角センサによってクランク角を精度良く検出することは容易ではない。一方、モータージェネレーター31の回転数を検出するモーター回転数センサ102によって、モータージェネレーター31の回転数を精度良く検出することは比較的容易である。そのため、本実施形態のように、モータージェネレーター31の回転数に基づいてエンジン10のクランク角を推定する方が、クランク角センサによってクラ
ンク角を精度よく直接検出するよりも、容易に精度良く行える。したがって、上記構成によれば、クランク角センサによって直接検出されたクランク角に基づいてモータージェネレーター31のトルクを制御するよりも、容易にクランク角を精度良く推定して、容易にモータージェネレーター31のトルクを精度良く制御することができる。その結果、ピストンを上死点以外の位置で精度良く停止させることが容易にできる。
However, in general, it is not easy to accurately detect the crank angle by the crank angle sensor. On the other hand, it is relatively easy to detect the rotational speed of the
また制御装置80は、本実施形態のようにエンジン10が複数の気筒12を有している場合、全ての気筒12のピストンの位置を上死点以外の位置で停止させてもよく、あるいは一部の気筒12のみのピストンの位置を上死点以外の位置で停止させてもよい。但し、全ての気筒12のピストンの位置を上死点以外の位置で停止させる場合の方が、エンジン10の停止時におけるエンジン10の振動をより効果的に抑制することができる点で好ましい。
Further, when the
以上本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Is possible.
10 エンジン
13 クランクシャフト(出力軸)
30 ハイブリッドシステム
31 モータージェネレーター
80 制御装置
10
30
Claims (4)
前記制御装置は、前記エンジンを停止させるとの要求であるエンジン停止要求を受信した場合に、前記エンジンのピストンが上死点以外の位置で停止するように前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御することを特徴とするハイブリッド車両。 In a hybrid vehicle including a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft that transmits engine power, and a control device,
When the control device receives an engine stop request, which is a request to stop the engine, the engine based on the crank angle of the engine so that the piston of the engine stops at a position other than the top dead center. A hybrid vehicle that controls torque of the motor generator connected to the output shaft.
前記エンジンを停止させるとの要求であるエンジン停止要求を受信した場合に、前記エンジンのピストンが上死点以外の位置で停止するように前記エンジンのクランク角に基づいて前記エンジンの前記出力軸に接続された前記モータージェネレーターのトルクを制御することを特徴とするハイブリッド車両の制御方法。 In a method for controlling a hybrid vehicle comprising a hybrid system having a motor generator connected to an output shaft for transmitting engine power,
When an engine stop request, which is a request to stop the engine, is received, the engine output shaft of the engine is based on the crank angle of the engine so that the piston of the engine stops at a position other than the top dead center. A method for controlling a hybrid vehicle, comprising controlling torque of the connected motor generator.
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Cited By (1)
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CN112519762A (en) * | 2020-12-09 | 2021-03-19 | 苏州汇川联合动力系统有限公司 | Vehicle engine stop control method, motor controller and readable storage medium |
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CN112519762A (en) * | 2020-12-09 | 2021-03-19 | 苏州汇川联合动力系统有限公司 | Vehicle engine stop control method, motor controller and readable storage medium |
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