JP2024050114A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショックを抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、を備える車両の制御装置であって、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第１電動機および前記第２電動機を用いた振動の制御である第１制振制御と、前記第１電動機および前記第２電動機のうち１つを用いた振動の制御である第２制振制御とを切り替える車両の制御装置。【選択図】図２

Description

本発明は車両の制御装置に関する。

内燃機関と２つの電動機とを備える車両が知られている（例えば特許文献１など）。

特開２０２０－０９３６０２号公報

電動機がトルクを発生させることで、車両の振動を抑制する。しかし制振制御においてショックが発生する恐れがある。そこで、ショックを抑制することが可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。

上記目的は、内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、を備える車両の制御装置であって、前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第１電動機および前記第２電動機を用いた振動の制御である第１制振制御と、前記第１電動機および前記第２電動機のうち１つを用いた振動の制御である第２制振制御とを切り替える車両の制御装置によって達成することができる。

前記内燃機関の回転数が第１の値未満である場合、前記振動の制御のためのトルクのうち、前記第１制振制御のトルクの割合を前記第２制振制御のトルクの割合に比べて高くし、前記内燃機関の回転数が第１の値より大きい第２の値以上である場合、前記第２制振制御のトルクの割合を前記第１制振制御のトルクの割合に比べて高くしてもよい。

前記内燃機関の回転数が前記第１の値未満である場合、前記振動の制御のためのトルクのうち、前記第１制振制御のトルクの割合を１００％とし、前記内燃機関の回転数が前記第２の値以上である場合、前記第２制振制御のトルクの割合を１００％としてもよい。

前記内燃機関の回転数が前記第１の値以上かつ前記第２の値未満である場合、前記第１制振制御のトルクの割合および前記第２制振制御のトルクの割合を変化させないとしてもよい。

所定の変化率で前記第１制振制御のトルクの割合および前記第２制振制御のトルクの割合を変化させてもよい。

ショックを抑制することが可能な車両の制御装置を提供できる。

図１は本実施形態に係る車両の概略構成図である。 図２はＥＣＵが実行する処理を例示するフローチャートである。 図３はタイムチャートを例示する図である。

図１は本実施形態に係る車両１の概略構成図である。車両１は、ハイブリッド車両であり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０、エンジン１０（内燃機関）、第１モータジェネレータ（以下「第１ＭＧ（Motor Generator）」と称する）１４、第２モータジェネレータ（以下「第２ＭＧ」と称する）１５、ＰＣＵ（Power Control Unit）１７、バッテリ１８、トーショナルダンパ１９、動力分割機構２０、減速機構２２、ディファレンシャルギヤ２４、および駆動輪２６を含む。エンジン１０はガソリンエンジンでもよいし、ディーゼルエンジンでもよい。エンジン１０、第１ＭＧ１４、および第２ＭＧ１５は、車両１の走行用動力源である。

第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５は電動機および発電機として機能する。第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５は、駆動電力が供給されることによりトルクを出力し、トルクが与えられることにより回生電力を発生させる。第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５は例えば交流回転電機である。交流回転電機は、例えば永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。

第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５は、ＰＣＵ１７を介してバッテリ１８に電気的に接続されている。ＰＣＵ１７は、第１ＭＧ１４または第２ＭＧ１５において発電された回生電力を用いてバッテリ１８を充電し、バッテリ１８の充電電力を用いて第１ＭＧ１４または第２ＭＧ１５を駆動する。ＰＣＵ１７は、第１ＭＧ１４と電力を授受する第１インバータ、第２ＭＧ１５と電力を授受する第２インバータ、およびコンバータを含む。コンバータは、バッテリ１８の電力を昇圧して第１および第２インバータに供給し、第１および第２インバータから供給される電力を降圧してバッテリ１８に供給する。第１インバータは、コンバータからの直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１４に供給し、第１ＭＧ１４からの交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。第２インバータは、コンバータからの直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１５に供給し、第２ＭＧ１５からの交流電力を直流電力に変換してコンバータに供給する。

バッテリ１８は積層された複数の電池により構成される。電池は、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。

動力分割機構２０は、例えばサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、およびリングギアを備えた遊星歯車機構である。エンジン１０のクランクシャフト２７は、トーショナルダンパ１９を介して、動力分割機構２０に連結されている。動力分割機構２０は、エンジン１０のクランクシャフト２７、第１ＭＧ１４の回転軸、および動力分割機構２０の出力軸を機械的に連結する。

減速機構２２は変速比を変更する多段式の自動変速機である。ＥＣＵ５０の制御により減速機構２２はギア比を変化させ、複数の動力伝達状態を切り換える。複数の動力伝達状態は、Ｎ（ニュートラル）レンジ、Ｄ（ドライブ）レンジ、Ｒ（リバース）レンジ、およびＰ（パーキング）レンジを含む。減速機構２２の代わりに、連続的にギア比を変更する無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）を採用してもよい。

動力分割機構２０の出力軸は、減速機構２２に連結されている。第２ＭＧ１５の回転軸も減速機構２２に連結されている。減速機構２２は、ディファレンシャルギヤ２４に連結されている。ディファレンシャルギヤ２４にはドライブシャフト２５が連結されている。ドライブシャフト２５の先端には駆動輪２６が取り付けられている。

エンジン１０、第１ＭＧ１４、第２ＭＧ１５は、駆動力を発生させる駆動源として機能する。減速機構２２およびディファレンシャルギヤ２４を介して、エンジン１０、第１ＭＧ１４、および第２ＭＧ１５の各駆動力が駆動輪２６に伝達される。

ＥＣＵ５０は、車両１の制御装置であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置を備える。ＥＣＵ５０は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ５０は、回転数センサ２９が検出するエンジン１０の回転数を取得する。ＥＣＵ５０は、エンジン１０、第１ＭＧ１４、第２ＭＧ１５、ＰＣＵ１７、およびバッテリ１８を制御する。

エンジン１０が回転すると、エンジン１０の発生させるトルクは、トーショナルダンパ１９、動力分割機構２０、減速機構２２、ドライブシャフト２５などに伝達される。トルクの伝達によって車両１に振動が発生する恐れがある。ＥＣＵ５０は、第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５を用いて、振動を制御する制振制御を行う。第１ＭＧ１４のトルクおよび第２ＭＧ１５のトルクの両方を用いた制振制御を協調制振制御（第１制振制御）とする。第２ＭＧ１５のトルクのみを用いた制振制御をＭＧ２制振制御（第２制振制御）とする。

協調制振制御においては、ＥＣＵ５０は、駆動懸架系（パワープラント、トーショナルダンパ１９、ドライブシャフト２５など）の共振周波数における振動モード（ねじれ速度、ねじれ量）を取得し、振動モードをフィードバックして第１ＭＧ１４および第２ＭＧ１５のトルクを調整する。ＭＧ２制振制御においては、ＥＣＵ５０は、ドライブシャフト２５のねじれ速度をフィードバックして第２ＭＧ１５のトルクを調整する。

協調制振制御においてフィードバックの対象となる状態量と、ＭＧ２制振制御においてフィードバックの対象となる状態量とは、一部で重複する。このため協調制振制御とＭＧ２制振制御とを同時に実施することは困難である。ＥＣＵ５０は協調制振制御とＭＧ２制振制御とを切り替える。具体的には、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを変化させることで、制振制御に用いられるトルクＴに対する、協調制振制御のトルクＴ１の割合およびＭＧ２制振制御のトルクＴ２の割合を変化させる。制振制御のトルクＴは次式で表される。
Ｔ＝Ｔ１×ｇ＋Ｔ２×（１－ｇ）
切替ゲインｇが１のとき、トルクＴに対する協調制振制御のトルクＴ１の割合は１００％である。ＭＧ２制振制御のトルクＴ２の割合は０％である。切替ゲインｇが０のとき、トルクＴに対するトルクＴ１の割合は０％である。トルクＴ２の割合は１００％である。切替ゲインｇが０から１の間の値であるとき、トルクＴに対するトルクＴ１の割合およびトルクＴ２の割合は０％より大きく、１００％未満である。

図２はＥＣＵ５０が実行する制御を例示するフローチャートである。ＥＣＵ５０は協調制振制御の要求があるか否か判定する（ステップＳ１０）。否定判定（Ｎｏ）の場合、ＥＣＵ５０は、切替ゲインｇを０に設定する（ステップＳ１８）。例えばエンジン１０の回転数が上昇している場合、協調制振制御の要求があるものとして、ステップＳ１０で肯定判定（Ｙｅｓ）となる。

ステップＳ１０で肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数ＲがＲａ（第１の値）未満であるか否か判定する（ステップＳ１２）。肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを１に設定する（ステップＳ１６）。否定判定の場合、ＥＣＵ５０は、回転数ＲがＲｂ（第２の値）以上であるか否か判定する（ステップＳ１４）。ＲｂはＲａより大きい。肯定判定の場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを０に設定する（ステップＳ１８）。否定判定の場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを変化させずに前回の値とする（ステップＳ２０）。切替ゲインｇの前回値が１ならば、切替ゲインｇは１に維持される。

ステップＳ１６、Ｓ１８またはＳ２０の後、ＥＣＵ５０は所定のレート（変化率）で切替ゲインｇを変化させる（ステップＳ２２）。ＥＣＵ５０は、切替ゲインｇに基づいて制振制御を行う（ステップＳ２４）。以上で図２の処理は終了する。

図３はタイムチャートを例示する図である。図３のうち上から一段目は協調制振制御要求フラグである。二段目はエンジン１０の回転数Ｒを表す。三段目は切替ゲインｇを表す。

時間ｔ０において、協調制振制御要求フラグがオンになる。時間ｔ０からｔ１までの間、エンジン１０の回転数Ｒは上昇しているが、Ｒａ未満である。切替ゲインｇは０から１まで変化する。切替ゲインｇは０と１との間で不連続に変化せずに、連続的に変化する。例えば、切替ゲインｇは所定の傾きで線形に変化する。時間ｔ１に切替ゲインｇは１に達する（図２のステップＳ１６およびＳ２２）。協調制振制御が行われる。

時間ｔ２に回転数ＲはＲａより高くなる。時間ｔ２からｔ３の範囲では、回転数ＲはＲａ以上、Ｒｂ未満である。切替ゲインｇは１のままである（ステップＳ２０）。時間ｔ３に、回転数ＲはＲｂ以上になる。時間ｔ３に切替ゲインｇは１から所定の傾きで減少しはじめ、時間ｔ４に０になる（ステップＳ１８およびＳ２２）。協調制振制御要求フラグはオフになる。協調制振制御からＭＧ２制振制御に切り替えられる。

本実施形態によれば、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の回転数Ｒに基づいて、協調制振制御とＭＧ２制振制御とを切り替える。切替に伴うショックを抑制することができる。

回転数ＲがＲａ未満である場合、ＥＣＵ５０は振動制御のためのトルクＴのうち、協調制振制御のトルクＴ１の割合を、ＭＧ２制振制御のトルクＴ２の割合に比べて高くする。回転数ＲがＲｂ以上である場合、ＥＣＵ５０はＭＧ２制振制御のトルクＴ２の割合を協調制振制御のトルクＴ１の割合に比べて高くする。ＥＣＵ５０は、切替ゲインｇを０と１との間で変化させることで、トルクの割合を変化させることができる。切替に伴うショックを抑制することができる。

具体的には、回転数ＲがＲａ未満である場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを１とする。これにより、振動制御のためのトルクＴのうち、協調制振制御のトルクＴ１の割合を１００％とする。回転数ＲがＲｂ以上である場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを０とする。これによりＭＧ２制振制御のトルクＴ２の割合を１００％とする。協調制振制御においてフィードバックの対象となる状態量と、ＭＧ２制振制御においてフィードバックの対象となる状態量とは一部重複する。２つの制振制御を使い分けることで、振動を効果的に低減することができる。

図３の下段のうち破線は比較例を示す。比較例では、回転数Ｒに対する閾値がＲａだけである。切替ゲインｇは０から１になり、回転数ＲがＲａ未満のうちは１である。時間ｔ２に回転数ＲがＲａ以上になると切替ゲインｇは０に向けて減少する。しかし時間ｔ２の直後に回転数ＲがＲａ未満になると、切替ゲインｇは再び上昇する。以上のように、破線の例では切替ゲインｇが短い時間で変化し、トルクも変化してしまう。

本実施形態によれば、回転数ＲがＲａ以上かつＲｂ未満である場合、ＥＣＵ５０は切替ゲインｇを変化させず、前回に設定した際の値とする。図３に示すように、切替ゲインｇは１を維持する。トルクＴ１の割合およびトルクＴ２の割合は変化せず、例えば１００％および０％を維持する。協調制振制御が継続されるため、トルクの変化が抑制される。ショックを効果的に抑制することができる。

ＥＣＵ５０は、切替ゲインｇを所定の変化率で変化させる。すなわち、図３の下段に示すように、切替ゲインｇは０と１との間で線形に変化する。切替ゲインｇが０と１との間で急激に変化しないことで、トルクの急激な変化も抑制される。ショックを効果的に抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係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。

１ 車両
１０ エンジン
１４ 第１モータジェネレータ
１５ 第２モータジェネレータ
１７ ＰＣＵ
１８ バッテリ
１９ トーショナルダンパ
２０ 動力分割機構
２２ 減速機構
２４ ディファレンシャルギヤ
２５ ドライブシャフト
２６ 駆動輪
２７ クランクシャフト
２９ 回転数センサ
５０ ＥＣＵ

Claims (5)

1. 内燃機関と、第１電動機と、第２電動機と、を備える車両の制御装置であって、
   前記内燃機関の回転数に基づいて、前記第１電動機および前記第２電動機を用いた振動の制御である第１制振制御と、前記第１電動機および前記第２電動機のうち１つを用いた振動の制御である第２制振制御とを切り替える車両の制御装置。
2. 前記内燃機関の回転数が第１の値未満である場合、前記振動の制御のためのトルクのうち、前記第１制振制御のトルクの割合を前記第２制振制御のトルクの割合に比べて高くし、
   前記内燃機関の回転数が第１の値より大きい第２の値以上である場合、前記第２制振制御のトルクの割合を前記第１制振制御のトルクの割合に比べて高くする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記内燃機関の回転数が前記第１の値未満である場合、前記振動の制御のためのトルクのうち、前記第１制振制御のトルクの割合を１００％とし、
   前記内燃機関の回転数が前記第２の値以上である場合、前記第２制振制御のトルクの割合を１００％とする請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記内燃機関の回転数が前記第１の値以上かつ前記第２の値未満である場合、前記第１制振制御のトルクの割合および前記第２制振制御のトルクの割合を変化させない請求項３に記載の車両の制御装置。
5. 所定の変化率で前記第１制振制御のトルクの割合および前記第２制振制御のトルクの割合を変化させる請求項３に記載の車両の制御装置。
   
   

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