JP2024022818A - Control device of hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動力源としてのエンジンとモータとの間にトーショナルダンパを備えたハイブリッド車両の制御装置に関し、特に、トーショナルダンパの故障を検知する制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle that includes a torsional damper between an engine and a motor as a driving force source, and particularly to a control device that detects failure of the torsional damper.
特許文献1には、エンジンの出力軸に設けられたトーショナルダンパの故障を判定する装置が記載されている。この故障判定装置は、エンジンの運転を停止している時に、トーショナルダンパの出力側に設けられたモータからトルクを出力することにより、トーショナルダンパの捩れ角を検出し、その検出された捩れ角の実測値と、モータの出力トルクに応じた捩れ角の推定値とを比較して、トーショナルダンパの故障を判定するように構成されている。
なお、特許文献2には、ダンパ機構の特性に基づく制御を適切に行うことができるように構成された制御装置が記載されている。この制御装置は、ダンパ機構への入力トルクと捩れ角とからダンパ機構の捩れ剛性、ヒステリシストルク、およびガタ寸法などの特性を学習し、その学習された特性に基づいて所定の制御を行うように構成されている。
Note that
特許文献1に記載されたトーショナルダンパの故障判定装置は、計測時における入力トルクと捩れ角とからトーショナルダンパの故障を判定するように構成されている。しかしながら、トーショナルダンパは、捩れ剛性、ヒステリシストルク、およびガタ寸法などによって特性が定まるものであり、所定の入力トルクを入力した場合における捩れ角の実測値と推定値とを比較するのみでは、ダンパ機構の特性の変化を把握することができない可能性がある。具体的には、特許文献1に記載されたトーショナルダンパの故障判定装置は、所定のトルクをトーショナルダンパに入力し、その際の捩れ角の実測値と推定値とを比較しているため、トーショナルダンパに入力するトルクを上昇させている際における所定捩れ角となる入力トルクの大きさと、入力トルクを下降させている際における所定捩れ角となる入力トルクの大きさとの差であるヒステリシストルクを求めることができず、トーショナルダンパの経年劣化によるヒステリシストルクの変化を把握することができない可能性がある。
The torsion damper failure determination device described in
本発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、トーショナルダンパの故障の判定精度を向上させることができるハイブリッド車両の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made with attention to the above-mentioned technical problem, and an object of the present invention is to provide a control device for a hybrid vehicle that can improve the accuracy of determining failure of a torsional damper. .
本発明は、上記の目的を達成するために、駆動力源としてのエンジンおよびモータと、前記エンジンと前記モータとの間に設けられたトーショナルダンパとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、前記モータの出力トルクを変化させつつ前記トーショナルダンパにトルクを入力するとともに、前記トーショナルダンパの捩れ角を検出することにより、前記トーショナルダンパにおける入力トルクと前記捩れ角との関係を示したダンパ特性を取得し、前記ダンパ特性における前記トーショナルダンパに入力されるトルクを増加させている過程での所定の捩れ角となる入力トルクと、前記トーショナルダンパに入力されるトルクを減少させている過程での前記所定の捩れ角となる入力トルクとの差であるヒステリシストルクを算出し、前記算出されたヒステリシストルクが予め定められた所定値よりも大きい場合に、前記トーショナルダンパの故障と判定することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a control device for a hybrid vehicle, comprising an engine and a motor as a driving force source, and a torsional damper provided between the engine and the motor. , by inputting torque to the torsional damper while changing the output torque of the motor and detecting the torsional angle of the torsional damper, the relationship between the input torque in the torsional damper and the torsional angle is shown. obtaining damper characteristics, and decreasing the input torque that results in a predetermined torsion angle and the torque input to the torsional damper in the process of increasing the torque input to the torsional damper in the damper characteristics. A hysteresis torque, which is the difference between the input torque and the input torque that results in the predetermined torsion angle during the process of It is characterized by determining that.
本発明によれば、モータの出力トルクを変化させつつトーショナルダンパにトルクを入力するとともに、トーショナルダンパの捩れ角を検出することにより、トーショナルダンパの動的なダンパ特性を取得することができる。そのように動的なダンパ特性を取得することによってトーショナルダンパのヒステリシストルクを算出することができる。トーショナルダンパが経年劣化した場合には、ヒステリシストルクが増加することが想定される。そのため、予め定めた所定値よりもヒステリシストルクが大きい場合に、トーショナルダンパの故障と判定することにより、トーショナルダンパの故障の判定精度を向上させることができる。 According to the present invention, dynamic damper characteristics of the torsional damper can be obtained by inputting torque to the torsional damper while changing the output torque of the motor and detecting the torsion angle of the torsional damper. can. By acquiring the dynamic damper characteristics in this way, the hysteresis torque of the torsional damper can be calculated. When a torsional damper deteriorates over time, it is assumed that hysteresis torque increases. Therefore, by determining that the torsional damper has failed when the hysteresis torque is larger than a predetermined value, it is possible to improve the accuracy of determining the failure of the torsional damper.
本発明を図に示す実施形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施形態は本発明を具体化した場合の一例に過ぎないのであって、本発明を限定するものではない。 The present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. Note that the embodiments described below are merely examples of embodying the present invention, and are not intended to limit the present invention.
本発明の実施形態におけるトーショナルダンパの機能を説明するための模式図を図1に示してある。図1に示すトーショナルダンパ1は、入力要素2と、入力要素2と相対回転可能に設けられた出力要素3と、入力要素2と出力要素3との間に設けられた弾性部材(コイルバネ)4と、入力要素2と出力要素3との間に介在した摩擦機構5とを備え、エンジン6から出力されたトルクの脈動を減衰するように構成されている。
FIG. 1 shows a schematic diagram for explaining the function of a torsional damper in an embodiment of the present invention. The
入力要素2は、エンジン6の出力軸(クランクシャフト)7に連結された回転部材であって、例えば、従来知られているフライホイールなどによって構成することができる。
The
エンジン6は、従来の車両に設けられたエンジンと同様に構成され、ガソリンやディーゼルなどの燃料と空気との混合気を燃焼することによって動力を発生させるように構成されている。したがって、混合気を燃焼することに伴って、その燃焼の周期に応じたトルクの脈動が生じる。なお、エンジン6の回転角(回転数)を検出するためのクランク角センサ8が設けられるとともに、エンジン6の出力軸7の回転を選択的に停止させることができるブレーキ機構(より具体的には、噛み合い式のブレーキ機構)9が設けられている。
The
出力要素3は、図示しない駆動輪などの出力部材にトルク伝達可能に連結され、更に、モータ(MG)10とトルク伝達可能に連結されている。具体的には、例えば、前掲の特許文献2に記載されたハイブリッド車両と同様に、トーショナルダンパ1の出力軸11と、モータ10の出力軸12と、駆動輪に連結された回転部材とが図示しない差動機構に連結されている。なお、モータ10を貫通してトーショナルダンパ1の出力軸11を設け、モータ10におけるロータを出力軸11と一体回転可能に連結するとともに、その出力軸11の先端に図示しない変速機構を連結するなどによって構成してもよい。
The
モータ10は、従来のハイブリッド車両の駆動力源として設けられたモータと同様に、永久磁石式の同期モータや誘導モータなどによって構成することができ、その回転角(回転数)を検出するためのレゾルバ13が設けられている。
The
上記の入力要素2と出力要素3とは、例えば、回転方向で一部が対向するように構成されていて、その対向した部分に、コイルバネ4が設けられている。したがって、入力要素2と出力要素3とが相対回転した場合に、コイルバネ4が圧縮されることにより、その回転角(位相角)を低下させる方向に弾性力が発生する。
The
図2には、上記のように構成されたトーショナルダンパ1のダンパ特性を示してある。図2に示すようにトーショナルダンパ1は、従来知られたトーショナルダンパと同様に、入力要素2と出力要素3との回転角(位相)の差である捩れ角(絶対値)Φが小さい領域では、捩れ角を増加させるために要する入力トルクの増加量(以下、捩れ剛性と記す)が比較的小さい。以下、この領域を低トルク域と記す。また、低トルク域よりも捩れ角(絶対値)が大きい所定範囲の領域では、捩れ剛性が低トルク域よりも大きくなる。以下、この領域を中トルク域と記す。さらに、中トルク域よりも捩れ角(絶対値)が大きい領域では、捩れ剛性が中トルク域よりも大きくなる。以下、この領域を高トルク域と記す。
FIG. 2 shows the damper characteristics of the
上述した中トルク域と高トルク域との境界となる捩れ角は、コイルバネ4の中心軸線方向で素線同士が密着する捩れ角である。したがって、通常走行時におけるエンジン6の出力トルクが、トーショナルダンパ1に入力された場合に、捩れ角が上記の中トルク域と高トルク域との境界となる捩れ角未満となるように構成されている。以下の説明では、素線同士が密着する捩れ角を、許容最大捩れ角と記す。また、低トルク域と中トルク域とでは、従来のトーショナルダンパと同様に、入力トルクの増加時における所定の捩れ角となるトルクの大きさと、入力トルクの減少時における所定の捩れ角となるトルクの大きさとの差であるヒステリシストルクを有している。なお、捩れ角は、例えば、エンジン6の回転角を検出するクランク角センサ8と、モータ10の回転角を検出するレゾルバ13との検出値に基づいて求めることができる。
The torsion angle that forms the boundary between the medium torque range and the high torque range described above is the torsion angle at which the strands come into close contact with each other in the central axis direction of the
上述したように構成されたトーショナルダンパ1は、エンジン6から入力されるトルクの脈動を、入力要素2と出力要素3とが相対回転すること、すなわち、コイルバネ4が圧縮されることによって減衰するように構成されている。具体的には、例えば、図2におけるΦAの捩れ角である場合に、そのエンジントルクが脈動すると、エンジントルクが増加することによって、その振幅の大きさに応じて図2に矢印aで示すように上側の線に沿って捩れ角が増加し、その状態でエンジントルクが低下することによって、増加した捩れ角から図2に矢印bで示すように下側の線に沿って捩れ角が減少する。つまり、ヒステリシストルクH(例えば、H1)の大きさは、エンジントルクの全振幅(すなわち、エンジントルクの最小値と最大値との差)Tmaxよりも小さくなるように設定されている。
The
このヒステリシストルクHの大きさは、主に摩擦機構5の摩擦力によって変化する。したがって、トーショナルダンパ1が経年劣化して摩擦機構5の摩擦係数が大きくなると、図3に示すようにヒステリシストルクHが増加する。そのため、ヒステリシストルクHの大きさがエンジントルクTmaxの全振幅の大きさ以上となると、トーショナルダンパ1の捩れ角が変化しないため、トーショナルダンパ1の振動減衰効果を得ることができなくなる。
The magnitude of this hysteresis torque H changes mainly depending on the frictional force of the
そのため、本発明の実施形態におけるハイブリッド車両の制御装置は、ヒステリシストルクHを算出して、そのヒステリシストルクHが予め定められた所定値Hlimよりも大きい場合に、トーショナルダンパ1の故障と判断するように構成されている。図4には、その制御の一例を説明するためのフローチャートを示してある。図4に示す制御例では、まず、ダンパ特性を計測する(ステップS1)。具体的には、図5に示すサブルーチンを実行することにより、モータ10からトーショナルダンパ1にトルクを入力し、その際の捩れ角を検出する。
Therefore, the hybrid vehicle control device according to the embodiment of the present invention calculates the hysteresis torque H, and determines that the
図5は、ダンパ特性を計測するためのサブルーチンの一例を示してあり、図5に示す例では、まず、停車しているか否か、すなわち車速が「0」か否かを判断する(ステップS11)。このステップS11は、車速センサによって検出される信号に基づいて判断することができる。 FIG. 5 shows an example of a subroutine for measuring damper characteristics. In the example shown in FIG. 5, it is first determined whether the vehicle is stopped, that is, whether the vehicle speed is "0" (step S11). ). This step S11 can be determined based on a signal detected by a vehicle speed sensor.
停車していることによりステップS11で肯定的に判断された場合は、シフトレンジが「P」レンジであるか否かを判断する(ステップS12)。このステップS12は、シフトレバーの操作位置を検出して判断することや、パーキングポールの位置を検出することなどに基づいて判断することができる。 If the determination in step S11 is affirmative because the vehicle is stopped, it is determined whether the shift range is in the "P" range (step S12). This step S12 can be determined based on detecting the operating position of the shift lever, or detecting the position of the parking pole.
シフトレンジが「P」レンジであることによりステップS12で肯定的に判断された場合は、エンジン回転数が「0」であるか否かを判断する(ステップS13)。このステップS13は、クランク角センサ8の検出値に基づいて判断することができる。
If the shift range is in the "P" range and the result in step S12 is affirmative, it is determined whether the engine speed is "0" (step S13). This step S13 can be determined based on the detected value of the
さらに、エンジン回転数が「0」であることによりステップS13で肯定的に判断された場合は、エンジン6を運転する必要があるか否かを判断する(ステップS14)。このステップS14は、例えば、モータ10に電力を供給する蓄電装置を充電する要求があるか、エンジン6やエンジン6の排気を浄化する触媒を暖機する要求があるか否かなどに基づいて判断することができる。
Further, if the engine rotation speed is "0" and the determination in step S13 is affirmative, it is determined whether or not it is necessary to operate the engine 6 (step S14). This step S14 is determined based on, for example, whether there is a request to charge the power storage device that supplies electric power to the
エンジン6を運転する必要がないことによりステップS14で否定的に判断された場合は、モータ10からトーショナルダンパ1にトルクを入力するとともに、トルクを入力した際の捩れ角を計測し始める(ステップS15)。すなわち、ステップS11からステップS14は、捩れ角を計測するための条件の成立の有無を判断している。したがって、車速が「0」でなく、またはシフトレンジが「P」レンジでなく、あるいはエンジン回転数が「0」でないことにより、ステップS11ないしステップS13のいずれかのステップで否定的に判断された場合や、エンジン6を運転する必要があることによりステップS14で肯定的に判断された場合は、捩れ角を計測するための条件が成立していないと判断して、ステップS11にリターンする。
If the judgment in step S14 is negative because there is no need to operate the
ここで、ステップS15における捩れ角の計測方法について説明する。ここに示す例では、まず、ブレーキ機構9によってエンジン6の出力軸7の回転を停止(禁止)させる。その状態でモータ10のトルクを連続的に増加させつつ、順次、捩れ角を計測する。同様にモータ10のトルクを連続的に減少させつつ、順次、捩れ角を計測する。このモータ10のトルクの向きは、正負の両方の向きで実行する。このようにトーショナルダンパ1に入力するトルクを変化させつつ捩れ角を計測することによって、ダンパ特性を計測することができる。
Here, the method of measuring the twist angle in step S15 will be explained. In the example shown here, first, the rotation of the
上記のように捩れ角を計測している過程で、捩れ角を計測するための条件が不成立となったか否かを判断する(ステップS16)。具体的には、シフトレンジが「P」レンジ以外のレンジであるか否か、車速が「0」以外であるか否か、およびエンジンを運転する必要があるか否かを判断する。 In the process of measuring the twist angle as described above, it is determined whether the conditions for measuring the twist angle are not satisfied (step S16). Specifically, it is determined whether the shift range is in a range other than the "P" range, whether the vehicle speed is other than "0", and whether or not it is necessary to operate the engine.
捩れ角を計測するための条件が不成立であることによりステップS16で肯定的に判断された場合は、計測を中断して(ステップS17)、リターンする。それとは反対に、捩れ角を計測するための条件が成立していることによりステップS16で否定的に判断された場合は、計測が終了したか否かを判断し(ステップS18)、計測が終了している場合には、そのままこのルーチンを終了する。それとは反対に、計測が終了していない場合には、リターンする。 If the condition for measuring the torsion angle is not satisfied and the determination in step S16 is affirmative, the measurement is interrupted (step S17) and the process returns. On the other hand, if the condition for measuring the torsion angle is satisfied and the result is negative in step S16, it is determined whether or not the measurement has ended (step S18), and the measurement is ended. If so, exit this routine. On the other hand, if the measurement has not been completed, the process returns.
上記のようにダンパ特性を計測した後に、ヒステリシストルクHを算出する(ステップS2)。このステップS2は、許容最大捩れ角未満の範囲の所定の捩れ角を抽出し、入力トルクを増加させている過程で所定の捩れ角となる入力トルクの大きさと、入力トルクを減少させている過程で所定の捩れ角となる入力トルクの大きさとの差を求めればよい。その場合、捩れ角が正側、すなわち入力要素2の回転角が、出力要素3の回転角よりも大きい場合のヒステリシストルクH1と、捩れ角が負側、すなわち、出力要素3の回転角が、入力要素2の回転角よりも大きい場合のヒステリシストルクH2とのうち、大きい方のヒステリシストルクを採用する。
After measuring the damper characteristics as described above, the hysteresis torque H is calculated (step S2). This step S2 extracts a predetermined torsion angle in a range less than the maximum allowable torsion angle, and in the process of increasing the input torque, determines the magnitude of the input torque that results in a predetermined torsion angle, and the process of decreasing the input torque. What is necessary is to find the difference between the input torque and the magnitude of the input torque that results in a predetermined twist angle. In that case, the hysteresis torque H1 when the torsion angle is on the positive side, that is, the rotation angle of the
続いて、ステップS2で算出されたヒステリシストルクH(H1またはH2)が所定値Hlimよりも大きいか否かを判断する(ステップS3)。この所定値Hlimは、エンジントルクの全振幅の最大値Tmax以下の大きさに定められている。すなわち、トーショナルダンパ1の経年劣化によってヒステリシストルクHが増加した場合であっても、エンジントルクが脈動した場合に振動を減衰できるように所定値Hlimが定められている。
Subsequently, it is determined whether the hysteresis torque H (H1 or H2) calculated in step S2 is larger than a predetermined value Hlim (step S3). This predetermined value Hlim is set to be less than or equal to the maximum value Tmax of the total amplitude of the engine torque. That is, even if the hysteresis torque H increases due to aging of the
ヒステリシストルクHが所定値Hlim以下であることによりステップS3で否定的に判断された場合は、ステップS1にリターンする。すなわち、トーショナルダンパ1が故障に至る程度まで経年劣化していないと判断する。それとは反対に、ヒステリシストルクHが所定値Hlimよりも大きいことによりステップS3で肯定的に判断された場合は、トーショナルダンパ1に要求される振動減衰効果を発揮できない程度までトーショナルダンパ1が経年劣化しているため、故障と判断する。したがって、トーショナルダンパ1の故障を運転者に告知して(ステップS4)、このルーチンを一旦終了する。
If the hysteresis torque H is less than or equal to the predetermined value Hlim and a negative determination is made in step S3, the process returns to step S1. In other words, it is determined that the
上述したようにモータ10の出力トルクを連続的に変化させつつトーショナルダンパ1にトルクを入力するとともに、トーショナルダンパ1の捩れ角を、順次、検出することにより、トーショナルダンパ1の動的なダンパ特性を取得することができる。そのように動的なダンパ特性を取得することによってトーショナルダンパ1のヒステリシストルクHを算出することができる。トーショナルダンパ1が経年劣化した場合には、ヒステリシストルクHが増加することが想定される。そのため、予め定めた所定値HlimよりもヒステリシストルクHが大きい場合に、トーショナルダンパ1の故障と判定することにより、トーショナルダンパ1の故障の判定精度を向上させることができる。
As described above, by inputting torque to the
1 トーショナルダンパ
2 入力要素
3 出力要素
4 コイルバネ
5 摩擦機構
6 エンジン
8 クランク角センサ
9 ブレーキ機構
10 モータ
13 レゾルバ
1
Claims (1)
前記モータの出力トルクを変化させつつ前記トーショナルダンパにトルクを入力するとともに、前記トーショナルダンパの捩れ角を検出することにより、前記トーショナルダンパにおける入力トルクと前記捩れ角との関係を示したダンパ特性を取得し、
前記ダンパ特性における前記トーショナルダンパに入力されるトルクを増加させている過程での所定の捩れ角となる入力トルクと、前記トーショナルダンパに入力されるトルクを減少させている過程での前記所定の捩れ角となる入力トルクとの差であるヒステリシストルクを算出し、
前記算出されたヒステリシストルクが予め定められた所定値よりも大きい場合に、前記トーショナルダンパの故障と判定する
ことを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。 A control device for a hybrid vehicle, comprising an engine and a motor as a driving force source, and a torsional damper provided between the engine and the motor,
By inputting torque to the torsional damper while changing the output torque of the motor and detecting the torsional angle of the torsional damper, the relationship between the input torque in the torsional damper and the torsional angle was shown. Obtain the damper characteristics,
In the damper characteristics, the input torque that results in a predetermined torsion angle in the process of increasing the torque input to the torsional damper, and the predetermined torque in the process of decreasing the torque input to the torsional damper. Calculate the hysteresis torque, which is the difference between the input torque and the torsion angle of
A control device for a hybrid vehicle, wherein when the calculated hysteresis torque is larger than a predetermined value, it is determined that the torsional damper has failed.
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