JP3285638B2 - Control device for hybrid vehicle - Google Patents

Control device for hybrid vehicle

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JP3285638B2
JP3285638B2 JP1444093A JP1444093A JP3285638B2 JP 3285638 B2 JP3285638 B2 JP 3285638B2 JP 1444093 A JP1444093 A JP 1444093A JP 1444093 A JP1444093 A JP 1444093A JP 3285638 B2 JP3285638 B2 JP 3285638B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、駆動源としてエンジン
と電気モータとを併用するハイブリッド車両の制御装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle using both an engine and an electric motor as drive sources.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、特開昭58-198104号公報に開示
されているように、駆動源としてエンジンと電気モータ
とを併用するハイブリッド車両が知られている。
2. Description of the Related Art For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-198104, a hybrid vehicle using an engine and an electric motor together as a drive source is known.

【0003】このハイブリッド車両は、図28に示すよう
に、エンジン(内燃機関)と電気モータ(以下「モー
タ」と呼ぶ)とを出力軸に並列に接続し、エンジンのス
ロットル開度とモータの電気子電圧とを所定の関係を保
ちながら制御するものである。
In this hybrid vehicle, as shown in FIG. 28, an engine (internal combustion engine) and an electric motor (hereinafter referred to as "motor") are connected in parallel to an output shaft, and the throttle opening of the engine and the electric power of the motor are connected. This is to control while maintaining a predetermined relationship with the slave voltage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に車両
用エンジンでは、排気ガス中に含まれるCO,HC,N
X等の有害成分を淨化するために、排気通路に三元触
媒よりなる触媒コンバータを設けているが、この三元触
媒でCO,HC,NOXの3成分に対し同時に高い淨化
率を得るためには、空燃比を理論空燃比付近の狭い領域
内に正確に制御する必要がある。このため、エンジンの
排気通路に設けた空燃比センサ(O2センサ)によって
排気ガス中の酸素濃度を検出し、空燃比が理論空燃比に
なるように、マイクロコンピュータよりなるコントロー
ラが燃料噴射弁からの燃料噴射量をフィードバック制御
している。
In general, in a vehicle engine, CO, HC, N contained in exhaust gas
The harmful components of O X or the like in order to Kiyoshika, is provided with the catalytic converter comprised of the three-way catalyst in an exhaust passage, to obtain CO, HC, simultaneously high Kiyoshika rate to three components of the NO X in the three-way catalyst For this purpose, it is necessary to accurately control the air-fuel ratio within a narrow region near the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, an air-fuel ratio sensor (O 2 sensor) provided in the exhaust passage of the engine detects the oxygen concentration in the exhaust gas, and a controller including a microcomputer controls the fuel injection valve so that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Is feedback-controlled.

【0005】しかしながら、このような空燃比制御を行
なっているエンジンにおいても、以下に述べるような問
題がある。
[0005] However, even the engine that performs such air-fuel ratio control has the following problems.

【0006】(1) 加減速時にエンジン吸気系の燃料輸
送遅れにより、エンジン気筒内の空燃比が所定の値(理
論空燃比または希薄空燃比)からずれ、触媒の排気浄化
率が低下して排気ガス中のHC,COが増加する。
(1) The air-fuel ratio in the engine cylinder deviates from a predetermined value (the stoichiometric air-fuel ratio or the lean air-fuel ratio) due to a delay in fuel transport in the engine intake system during acceleration / deceleration, and the exhaust gas purification rate of the catalyst decreases to reduce the exhaust gas. HC and CO in the gas increase.

【0007】(2) エンジンの特性(例えば吸気系の燃料
輸送遅れ特性等)のバラツキにより、空燃比が所定の値
からずれ、触媒の排気浄化率が低下して排気ガス中のH
C,COが増加したり、運動性能が低下したりする。
(2) The air-fuel ratio deviates from a predetermined value due to variations in the characteristics of the engine (for example, fuel transport delay characteristics of the intake system, etc.), the exhaust gas purification rate of the catalyst decreases, and H in the exhaust gas decreases.
C and CO increase, and exercise performance decreases.

【0008】(3) 雪道等の低μ路で車輪のスリップを抑
制するトラクションコントロールを行なうとき、エンジ
ンのトルクが急変すると、上記と同じ理由で排気ガス中
のHC,COが増加する
(3) When performing traction control for suppressing wheel slip on a low μ road such as a snowy road, if the torque of the engine changes suddenly, HC and CO in the exhaust gas increase for the same reason as described above .

【0009】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、動力
源としてエンジンとモータとを併用するハイブリッド車
両において、エンジントルクの急変を防止して排気ガス
中の有害成分の低減を図るとともに、オーバーシュート
の無い良好な応答性を備えたハイブリッド車両の制御装
置を提供することにある。
[0009] In view of the above circumstances, purpose of the present invention, in a hybrid vehicle using both the engine and the motor as a power source, FIG reduction of harmful components in the exhaust gas to prevent sudden change in the engine torque Rutotomoni is to provide a control apparatus for a hybrid vehicle with good response without overshoot.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によるハイブリッ
ド車両の制御装置は、請求項1に記載されているよう
、動力源としてエンジンと電気モータとを併用するハ
イブリッド車両の制御装置において、運転者によって操
作される出力制御手段の操作量に応じて決定される目標
トルク値に基づいて、エンジントルクとモータトルクと
の合成トルクをフィードバック制御する場合に、エンジ
ンおよびモータのモデルを予め設定するとともに、状態
観測器によってエンジンおよびモータの内部状態量を推
定し、該推定に基づきフィードバック量を決定してフィ
ードバック制御を行なう制御手段を備え、上記エンジン
のフィードバックゲインがモータのフィードバックゲイ
ンよりも小さい値に設定されてなることを特徴とするも
のである。
Control apparatus for a hybrid vehicle according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION, as described in claim 1, in the control apparatus for a hybrid vehicle using both the engine and the electric motor as the dynamic power source, the operation Based on the target torque value determined according to the operation amount of the output control means operated by the user, when performing feedback control of the combined torque of the engine torque and the motor torque, the engine and motor models are set in advance. estimates the internal state quantity of the engine and the motor by the state observer, a control means for performing the determined feedback control the amount of feedback based on the estimated, to a value smaller than the feedback gain of the feedback gain of the engine motor It is characterized by being set.

【0011】さらに本発明は、請求項に記載されてい
るように、請求項に記載された構成において、上記制
御手段が、制御中における目標値および実測値からエン
ジンおよびモータのモデルを同定し、該モデルを用いて
エンジンおよびモータの内部状態量を推定することを特
徴とするものである。
[0011] The present invention as described in claim 2, identified in the configuration described in claim 1, wherein the control means, the engine and the motor model from the target value and the measured value in the control The internal state quantities of the engine and the motor are estimated using the model.

【0012】さらに本発明は、請求項に記載されてい
るように、動力源としてエンジンと電気モータとを併用
するハイブリッド車両の制御装置において、目標車速に
基づいてエンジントルクおよびモータトルクを調整して
車速をフィードバック制御する場合に、エンジンおよび
モータのモデルを予め設定するとともに、状態観測器に
よってエンジンおよびモータの内部状態量を推定し、該
推定に基づきフィードバック量を決定してフィードバッ
ク制御を行なう制御手段を備え、上記エンジンのフィー
ドバックゲインがモータのフィードバックゲインよりも
小さい値に設定されてなることを特徴とするものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in a control apparatus for a hybrid vehicle using both an engine and an electric motor as power sources, an engine torque and a motor torque are adjusted based on a target vehicle speed. When the vehicle speed is feedback-controlled, the engine and motor models are set in advance, and the state observer estimates the internal state quantities of the engine and motor, determines the feedback quantity based on the estimation, and performs feedback control. comprising means, in which the feedback gain of the engine, characterized by comprising been set to a value smaller than the feedback gain of the motor.

【0013】[0013]

【作用および効果】請求項1〜に記載された発明によ
れば、目標トルク値の変化時に、モータトルクは大きく
変化するが、エンジントルクは緩やかに変化するため、
空燃比のずれ量が少なくなり、HC,CO等の有害成分
の排出量を低減することができる。また、制御の応答性
を向上させることができる。
According to the first to third aspects of the present invention, when the target torque value changes, the motor torque greatly changes, but the engine torque changes slowly.
The deviation amount of the air-fuel ratio is reduced, and the emission amount of harmful components such as HC and CO can be reduced. In addition, control responsiveness can be improved.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。尚、まず、基本的な制御装置の構成を、PIフィ
ードバック制御システムを適用した種々の参考例につい
て説明し、その上で、状態フィードバック制御や適応制
御を適用した本発明の実施例について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the basic configuration of the control device is described in the PI file.
About various reference examples to which the feedback control system is applied.
And then state feedback control and adaptive control
An embodiment of the present invention to which control is applied will be described.

【0015】図1は本発明の第1参考例に係るハイブリ
ッド車両の制御装置の構成を示すブロック図で、図2は
そのPIフィードバック制御システムを示すブロック線
図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device for a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the PI feedback control system.

【0016】本参考例においては、エンジントルクTe
とモータTmとの合成トルクTpを滑らかに制御するた
めに、合成トルクTpをフィードバックし、運転者によ
って操作される出力制御手段であるアクセルペダルの操
作量すなわちアクセル開度によって表わされる目標トル
ク値aと比較して、エンジンの入力t(スロットル開
度)およびモータの入力v(電気子電圧)を調整して、
合成トルクTpが目標トルク値に追従するようにフィー
ドバック制御している。
[0016] In the present embodiment, the engine torque Te
Torque Tp is fed back in order to smoothly control the combined torque Tp of the motor and the motor Tm, and a target torque value a represented by an operation amount of an accelerator pedal, which is output control means operated by a driver, that is, an accelerator opening degree. By adjusting the input t (throttle opening) of the engine and the input v (electron voltage) of the motor,
Feedback control is performed so that the resultant torque Tp follows the target torque value.

【0017】なお、図2において、Kie,Kpeはそれぞ
れPIフィードバック制御におけるエンジンのフィード
バックゲイン(フィードバックの定数)の積分項および
比例項を示し、Kim,KpmはそれぞれPIフィードバッ
ク制御におけるモータのフィードバックゲインの積分項
および比例項である。
In FIG. 2, Kie and Kpe respectively represent an integral term and a proportional term of an engine feedback gain (feedback constant) in PI feedback control, and Kim and Kpm respectively represent a motor feedback gain in PI feedback control. These are the integral term and the proportional term.

【0018】本参考例は、加減速時におけるエンジン吸
気系の燃料輸送遅れにより、エンジン気筒内の空燃比が
所定の値からずれるのを防止するための制御システムで
あり、その特徴とするところは、エンジンのフィードバ
ックゲインKie,Kpeをモータのフィードバックゲイン
Kim,Kpmよりも低く設定する点にあり、これによっ
て、図3に示すように、モータトルクTmの変化を大き
くする代りに、エンジントルクTeの急激な変化を抑制
し、これによって排気ガス中のHC,COの増加を抑制
することができる。
The present reference example, the fuel transfer delay of the engine intake system during acceleration and deceleration, the air-fuel ratio in the engine cylinder is a control system for preventing the shift from a predetermined value, and it is characterized The point is that the feedback gains Kie and Kpe of the engine are set lower than the feedback gains Kim and Kpm of the motor. Thus, instead of increasing the change in the motor torque Tm as shown in FIG. Abrupt changes can be suppressed, thereby suppressing an increase in HC and CO in the exhaust gas.

【0019】本参考例においてコントローラが実行する
制御ルーチンのフローを図4に示す。
[0019] The flow of the control routine executed by a controller in the present embodiment shown in FIG.

【0020】図4のフローチャートでは、まず積分器の
出力Iを初期化し、アクセル開度によって表わされる目
標トルク値aおよび合成トルクTpを検出する。次にa
とTpとの差eを求め、積分を行なってIの値を算出す
る。次にエンジン入力tおよびモータ入力vを演算し、
t,vを出力する。そして次のステップの判定が「YE
S」になるのを待って次回の制御サイクルを実行するよ
うになっている。
In the flowchart of FIG. 4, first, the output I of the integrator is initialized, and the target torque value a and the resultant torque Tp represented by the accelerator opening are detected. Then a
The difference e between Tp and Tp is obtained, and integration is performed to calculate the value of I. Next, the engine input t and the motor input v are calculated,
Output t and v. Then, the determination in the next step is “YE
The next control cycle is executed after waiting for "S".

【0021】次に、図5および図6は、本発明の第2参
例によるハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブ
ロック図およびPIフィードバック制御システムを示す
ブロック線図である。
Next, FIGS. 5 and 6 show the second embodiment of the present invention.
It is a block diagram illustrating a block diagram and PI feedback control system showing the arrangement of a control apparatus for a hybrid vehicle according to considered example.

【0022】本参考例は、排気系に設けられた空燃比セ
ンサから得られる実空燃比の目標空燃比からのずれ量に
応じて、エンジンとモータとのトルク分配特性を修正す
るようにしたものであり、エンジンの特性のバラツキに
より、HC,COが増加したり、運動性能が低下したり
するのを防止するための制御システムである。
The present reference example, which according to the amount of deviation from the target air-fuel ratio of the actual air-fuel ratio obtained from the air-fuel ratio sensor provided in an exhaust system and adapted to correct the torque distribution characteristic of the engine and the motor This is a control system for preventing an increase in HC and CO and a decrease in kinetic performance due to variations in engine characteristics.

【0023】図6では、図2に示す制御系に加えて、空
燃比センサで検出した実空燃比を目標空燃比と比較して
その差の絶対値s(abs)を求め、その絶対値sが所定定
数g1より大きい場合、定数g2,g3をフィードバッ
クゲインKie,Kpeからそれぞれ減算している。すなわ
ち、実空燃比の目標空燃比からのずれ量が大きい程、エ
ンジンのフィードバックゲインをさらに減少させ、これ
によって、図7に示すように、アクセル開度によって表
わされる目標トルク値aの変化に対して、エンジントル
クTeの変化度合をさらに低下させて、HC,COの増
加を防止し、かつモータトルクTmの変化度合を大きく
して運動性能の低下を防止している。
In FIG. 6, in addition to the control system shown in FIG. 2, the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor is compared with the target air-fuel ratio to determine the absolute value s (abs) of the difference. Is larger than the predetermined constant g1, the constants g2 and g3 are subtracted from the feedback gains Kie and Kpe, respectively. That is, the larger the deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio is, the more the feedback gain of the engine is reduced. As a result, as shown in FIG. 7, with respect to the change in the target torque value a represented by the accelerator opening, Thus, the degree of change in the engine torque Te is further reduced to prevent an increase in HC and CO, and the degree of change in the motor torque Tm is increased to prevent a decrease in exercise performance.

【0024】本参考例においてコントローラが実行する
制御ルーチンのフローを図8に示す。
[0024] The flow of the control routine executed by a controller in the present embodiment shown in FIG.

【0025】図8のフローチャートでは、積分器の出力
Iを初期化し、かつエンジンフィードバックゲインKi
e,Kpeに初期値をセットした後、実空燃比を検出し
て、目標空燃比との差の絶対値sを求め、このsの値が
定数g1より大きい場合に、エンジンのフィードバック
ゲインKie,Kpeから定数g2,g3を減算している。
以降の制御フローは図4に示すフローと同一である。
In the flowchart of FIG. 8, the output I of the integrator is initialized, and the engine feedback gain Ki is initialized.
After initial values are set in e and Kpe, the actual air-fuel ratio is detected, and the absolute value s of the difference from the target air-fuel ratio is obtained. When the value of s is larger than the constant g1, the feedback gain Kie, Constants g2 and g3 are subtracted from Kpe.
The subsequent control flow is the same as the flow shown in FIG.

【0026】図9および図10は、本発明の第3参考例に
よるハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック
図およびPIフィードバック制御システムを示すブロッ
ク線図である。
FIGS. 9 and 10 are a block diagram showing a configuration of a control device for a hybrid vehicle according to a third embodiment of the present invention and a block diagram showing a PI feedback control system.

【0027】本参考例は、車輪のスリップを抑制するト
ランクションコントロールを行なうときの、エンジント
ルクの急変を抑制して、触媒の排気浄化性能の低下を防
止する制御システムである。
The present embodiment is, when performing the suppressing traction control wheel slip, by suppressing the sudden change in the engine torque, a control system for preventing deterioration of exhaust gas purification performance of the catalyst.

【0028】すなわち、スリップコントロールでは、車
輪のスリップ率を検出する信号に基づいて、目標トルク
値aを下げることにより、合成トルクTpを急激に低下
させるのであるが、そのとき図11に示すように、急激な
出力トルクの低下分の大部分はもっぱらモータトルクT
mを急激に低下させることによって充当し、エンジント
ルクTeは緩やかに低下するように制御するものであ
る。
That is, in the slip control, the combined torque Tp is sharply reduced by lowering the target torque value a based on a signal for detecting the wheel slip ratio. At this time, as shown in FIG. Most of the sudden drop in output torque is mainly due to motor torque T
The control is performed by reducing the value of m so that the engine torque Te is gradually reduced.

【0029】本参考例においてコントローラが実行する
制御ルーチンのフローを図12に示す。
[0029] The flow of the control routine executed by a controller in the present embodiment shown in FIG. 12.

【0030】図12のフローチャートでは、まず車輪のス
リップ率s検出する。そしてこのスリップ率sが所定
の定数g1より大きい場合、該スリップ率sに所定の定
数g2を乗算したものを目標トルク値aから減算するよ
うにしたものである。
In the flowchart of FIG. 12, first, the slip ratio s of the wheel is detected. When the slip ratio s is larger than a predetermined constant g1, a value obtained by multiplying the slip ratio s by a predetermined constant g2 is subtracted from the target torque value a.

【0031】本参考例の場合も、第1参考例と同様に、
エンジンのフィードバックゲインKie,Kpeをモータの
フィードバックゲインKim,Kpmよりも小さく設定する
ことにより、エンジントルクTeの急激な変化を防止し
ている。
[0031] Also in this reference example, similarly to the first reference example,
By setting the engine feedback gains Kie and Kpe smaller than the motor feedback gains Kim and Kpm, a sudden change in the engine torque Te is prevented.

【0032】さらに、図13は本発明の第4参考例により
ハイブリッド車両の制御装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a control device for a hybrid vehicle according to a fourth embodiment of the present invention.

【0033】本参考例は、冷間始動時に、エンジン内で
燃焼エネルギーが失われると、排気通路に配設されてい
る触媒の暖機すなわち活性化が遅れて、HC,COが増
加することを防止するための制御システムであり、コン
トローラは、エンジンの点火系およびインジェクタを制
御している。
The present embodiment, at the time of cold start, the combustion energy is lost in the engine, a delay in the warm-up i.e. activation of the catalyst is arranged in an exhaust passage, HC, that CO is increased This is a control system for prevention, and the controller controls an ignition system and an injector of the engine.

【0034】本参考例では、冷間始動時には、まずイン
ジェクタを動作させずに、すなわち、エンジンに対する
インジェクタからの燃料供給を遮断した状態で、図14に
示すように、モータトルクTmのみによってエンジン回
転数を上昇させ、エンジン回転数が所定の回転数に達し
た時点からエンジンに対してインジェクタを通じて燃料
を供給するとともに点火系を制御して、触媒温度の上昇
率が最大となるように点火時期を調節するものである。
[0034] In this reference example, at the time of cold start, without operating the injector is first, i.e., in a state of blocking the supply of fuel from the injector to the engine, as shown in FIG. 14, the engine rotation only by the motor torque Tm When the engine speed reaches a predetermined speed, fuel is supplied to the engine through an injector and the ignition system is controlled to adjust the ignition timing so that the rate of increase in the catalyst temperature is maximized. To adjust.

【0035】本参考例においてコントローラが実行する
制御のフローを図15に示す。
[0035] The flow of control executed by a controller in the present embodiment shown in FIG. 15.

【0036】図15のフローチャートでは、エンジンに対
する燃料供給を遮断した状態でモータの電気子電圧vを
所定電圧V0としてモータを回転させ、エンジン回転数
を上昇させる。エンジン回転数が目標回転数N0に達し
た時点でインジェクタからの燃料供給を開示するが、こ
れに伴って触媒温度TCを検出し、触媒温度上昇率dT
を演算する(TC′は前回の触媒温度)。次に、触媒温
度TCが最大になるように点火時期IGを調整しながら
(IG′は前回の点火時期、dT′は前回の触媒温度上
昇率、gは定数)、インジェクタから燃料噴射を行な
う。
In the flowchart of FIG. 15, the motor is rotated with the armature voltage v of the motor set to the predetermined voltage V0 in a state where the fuel supply to the engine is cut off, and the engine speed is increased. When the engine speed reaches the target engine speed N0, the fuel supply from the injector is disclosed. In conjunction with this, the catalyst temperature TC is detected, and the catalyst temperature increase rate dT
(TC ′ is the previous catalyst temperature). Next, fuel is injected from the injector while adjusting the ignition timing IG so that the catalyst temperature TC becomes maximum (IG 'is the previous ignition timing, dT' is the previous catalyst temperature rise rate, and g is a constant).

【0037】本参考例によれば、冷間始動時において、
触媒を効率良く暖機することができるので、排気ガス中
のHC,COを低減することができる。
[0037] According to the present embodiment, at the time of cold start,
Since the catalyst can be warmed up efficiently, HC and CO in the exhaust gas can be reduced.

【0038】ところで、上述した第1〜第3参考例はす
べてPIフィードバック制御システムである。ところ
が、上記PIフィードバック制御システムを含むPID
フィードバック制御システムは、例えば図3から明らか
なように、応答性の点で若干問題があることが知られて
いる。そして応答性を向上させようとすると、オーバー
シュートを発生し易いという問題を包含している。
The first to third embodiments are all PI feedback control systems. However, the PID including the PI feedback control system
It is known that the feedback control system has some problems in terms of responsiveness, as is apparent from FIG. 3, for example. In addition, there is a problem that overshooting is likely to occur when trying to improve responsiveness.

【0039】上述の点に鑑み、本発明に係る以下の実施
例では、PIDフィードバック制御システムに比較して
はるかに制御性の良好な状態フィードバック制御システ
ムもしくは適応制御システムを用いており、これによっ
てこの種のハイブリッド車両におけるエンジンから排出
される有害成分を低減しつつ、制御の応答性を向上させ
ている。
In view of the above, in the following embodiment according to the present invention, a state feedback control system or an adaptive control system having much better controllability than the PID feedback control system is used. The responsiveness of control is improved while reducing harmful components emitted from the engine in various types of hybrid vehicles.

【0040】図16は本発明の第実施例によるハイブリ
ッド車両の制御装置のフィードバック制御システムを示
すブロック線図で、前述した第1参考例の図1に示した
構成において、図2に示したようなPIフィードバック
制御システムに代えて、状態フィードバック制御システ
ムを用いることにより、第1参考例と同様の目的をより
応答性良く達成しようとするものである。
[0040] Figure 16 is a block diagram showing a feedback control system of the control apparatus for a hybrid vehicle according to a first embodiment of the present invention, in the configuration shown in FIG. 1 of the first reference example described above, as shown in FIG. 2 By using a state feedback control system in place of such a PI feedback control system, an object similar to that of the first embodiment can be achieved with higher responsiveness.

【0041】すなわち本実施例では、エンジンおよびモ
ータの動特性モデルを予め設定するとともに、オブザー
バ(またはカルマンフィルタ)と呼ばれる状態観測器に
よって、エンジンおよびモータの内部状態量(充填効
率、電気子電流等)を推定し、エンジンおよびモータの
モデルの次数に応じた複数の状態量(ベクトル量)に応
じてフィードバックゲインKce,Kcm(ベクトル量)を
乗じ、フィードバック量を決定して、フィードバック制
御を行なうようになっている。
That is, in this embodiment, the dynamic characteristic models of the engine and the motor are set in advance, and the internal state quantities (filling efficiency, armature current, etc.) of the engine and the motor are measured by a state observer called an observer (or Kalman filter). Is estimated and multiplied by feedback gains Kce and Kcm (vector quantities) according to a plurality of state quantities (vector quantities) according to the order of the engine and motor models to determine the feedback quantity and perform feedback control. Has become.

【0042】このように、エンジンおよびモータの内部
状態量をフィードバックすることにより、図17に示すよ
うに、アクセル開度に対してオーバーシュートのない良
好な応答性が得られる。また、モータへのフィードバッ
クゲインKim,Kcmをエンジンへのフィードバックゲイ
ンKie,Kceよりも大きく設定することにより、エンジ
ンの急加速、急減速が抑制され、これによってエンジン
からの有害成分の排出量を低減することができる。
By feeding back the internal state quantities of the engine and the motor in this way, as shown in FIG. 17, good responsiveness without overshoot to the accelerator opening can be obtained. Also, by setting the feedback gains Kim and Kcm to the motor to be larger than the feedback gains Kie and Kce to the engine, rapid acceleration and sudden deceleration of the engine are suppressed, thereby reducing emissions of harmful components from the engine. can do.

【0043】本実施例における制御フローの概要を図18
に示す。ここで、エンジンおよびモータの状態量をn個
とすると、 X:要素nの状態量のベクトル U:[t v] A:n×nの行列 B:n×2の行列 C:要素nのベクトル ここで、A,B,Cはエンジンおよびモータのモデルを
表わす定数である。
FIG. 18 shows the outline of the control flow in this embodiment.
Shown in Here, assuming that the number of state quantities of the engine and the motor is n, X: vector of state quantity of element n U: [tv] A: matrix of n × n B: matrix of n × 2 C: vector of element n Here, A, B, and C are constants representing models of the engine and the motor.

【0044】また、 f:オブザーバ(またはカルマンフィルタ)のゲイン
(要素nのベクトル) フィードバックゲインKie,Kce,Kim,Kcmの求め方
としては公知のリカチ式の解による方法等がある。その
際、エンジンの入力t(スロットル開度)よりもモータ
の入力v(電気子電圧)に重みをかけることにより、K
ie,KceよりもKim,Kcmを大きめに設定することがで
きる。
F: Gain of observer (or Kalman filter) (vector of element n) As a method of obtaining feedback gains Kie, Kce, Kim, and Kcm, there is a method based on a solution of a well-known Liccati equation. At this time, the weight v is applied to the motor input v (electron voltage) rather than the engine input t (throttle opening), so that K
Kim and Kcm can be set larger than ie and Kce.

【0045】図19および図20に制御フローの具体例を示
す。
FIGS. 19 and 20 show specific examples of the control flow.

【0046】図21は本発明の第実施例によるハイブリ
ッド車両の制御装置のフィードバック制御システムを示
すブロック線図で、状態フィードバック制御システムを
車速制御に適用した場合である。
FIG. 21 is a block diagram showing a feedback control system of a hybrid vehicle control device according to a second embodiment of the present invention, in which the state feedback control system is applied to vehicle speed control.

【0047】本実施例においても、エンジンおよびモー
タの内部状態量をフィードバックして、エンジンおよび
モータの出力トルクを制御することにより、図22に示す
ように、目標車速に対してオーバーシュートのない良好
な応答性をもって車速VSPを制御することができる。
そしてこの場合も、モータへのフィードバックゲインK
im,KcmをエンジンへのフィードバックゲインKie,K
ceより大きく設定することによりエンジンの急加速、急
減速が抑制され、これによってエンジンからの有害成分
の排出量を低減することができる。
Also in the present embodiment, by controlling the output torques of the engine and the motor by feeding back the internal state quantities of the engine and the motor, as shown in FIG. The vehicle speed VSP can be controlled with high responsiveness.
And also in this case, the feedback gain K to the motor
im and Kcm are feedback gains to the engine Kie and K
By setting it to be larger than ce, sudden acceleration and sudden deceleration of the engine can be suppressed, thereby reducing the amount of emission of harmful components from the engine.

【0048】本実施例の概略的な制御フローを図23に示
す。図23のフローチャートは、図18の制御フローにおけ
る目標トルク値a(スロットル開度)および合成トルク
Tpをそれぞれ目標車速および車速VSPに置き換えた
ものである。
FIG. 23 shows a schematic control flow of this embodiment. The flowchart of FIG. 23 is obtained by replacing the target torque value a (throttle opening) and the resultant torque Tp in the control flow of FIG. 18 with the target vehicle speed and the vehicle speed VSP, respectively.

【0049】次に本発明によるハイブリッド車両の制御
装置の第実施例について説明する。
Next, a third embodiment of the control device for a hybrid vehicle according to the present invention will be described.

【0050】上述の第,第実施例における状態フィ
ードバック制御システムでは、状態量推定のために、制
御対象であるエンジンおよびモータの正確な動特性モデ
ルが必要であるが、このような制御対象は、運転条件お
よび経時変化により大きく特性が変化するのみでなく、
制御対象ごとのバラツキがあるため、予め動特性モデル
を決定することが不可能なことがある。また、状態量か
ら入力を設定する際のゲインも、動特性が決定できない
ため、最適値に設定できないことがある。
In the state feedback control systems according to the first and second embodiments, accurate dynamic characteristic models of the engine and the motor to be controlled are necessary for estimating the state quantity. Not only greatly changes the characteristics due to operating conditions and changes over time,
Since there is a variation for each control target, it may not be possible to determine a dynamic characteristic model in advance. Also, the gain at the time of setting the input from the state quantity may not be set to the optimum value because the dynamic characteristics cannot be determined.

【0051】そこで、制御中にモデルを同定し、そのモ
デルを用いて、オブザーバ(またはカルマンフィルタ)
により、エンジンの内部状態量(充填効率、電気子電流
等)を推定し、フィードバック量を決定するという適応
制御システムがこの種のハイブリッド車両における動力
源の制御システムとしてきわめて有効になる。
Therefore, a model is identified during control, and the observer (or Kalman filter) is used by using the model.
Accordingly, an adaptive control system for estimating the internal state quantity (filling efficiency, armature current, etc.) of the engine and determining the feedback quantity becomes extremely effective as a power source control system in this kind of hybrid vehicle.

【0052】図24は第実施例によるハイブリッド車両
の制御装置の適応制御システムを示すブロック線図で、
実施例と同様の目的を達成するものである。この適
応制御システムにより、経年変化あるいは製品のバラツ
キに関係なく、正確な状態制御を実行することが可能と
なる。
FIG. 24 is a block diagram showing an adaptive control system of the control device for a hybrid vehicle according to the third embodiment.
This achieves the same object as the first embodiment. With this adaptive control system, accurate state control can be performed irrespective of aging or product variations.

【0053】上記適応制御システムの簡単な事例とし
て、エンジンモデル、モータモデルをそれぞれ Te(K+1)=ge1・t(k)+ge2・t(K-1)+ge3・t(k-2) Tm(k+1)=gm1・v(k)+gm2・v(K-1)+gm3・t(k-2) とする。
As a simple example of the above adaptive control system, an engine model and a motor model are respectively expressed as Te (K + 1) = ge1 · t (k) + ge2 · t (K−1) + ge3 · t (k−2) Tm (k + 1) = gm1 · v (k) + gm2 · v (K−1) + gm3 · t (k−2).

【0054】ここで、k+1,k,……は時刻列を表わす。
また、Te,Tmはエンジンおよびモータの出力トルク
であり、Tp=Te+Tmであるとする。
Here, k + 1, k,... Represent a time sequence.
Te and Tm are output torques of the engine and the motor, and it is assumed that Tp = Te + Tm.

【0055】状態空間表現は、以下の数1に示すように
なる。図25〜図27に制御フローを示す。
The state space representation is as shown in the following equation 1. 25 to 27 show the control flow.

【0056】[0056]

【数1】 (Equation 1)

【0057】ここで、 G=[ge1 ge2 ge3 1/ge1 1/ge2 1/ge3 gm1 gm2 gm3 1/gm1 1/gm2 1/gm3]′ b1〜b8は12要素の定数ベクトル hは同定のためのゲインである。Here, G = [ge1 ge2 ge3 1 / ge1 1 / ge2 1 / ge3 gm1 gm2 gm3 1 / gm1 1 / gm2 1 / gm3] 'b1 to b8 are 12 element constant vectors h for identification. Gain.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1参考例の構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a first reference example of the present invention.

【図2】同フィードバック制御システムを示すブロック
線図
FIG. 2 is a block diagram showing the feedback control system.

【図3】同作用の説明に供するタイミングチャートFIG. 3 is a timing chart for explaining the same operation;

【図4】同制御ルーチンを示すフローチャートFIG. 4 is a flowchart showing the control routine.

【図5】本発明の第2参考例の構成を示すブロック図FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a second reference example of the present invention.

【図6】同フィードバック制御システムを示すブロック
線図
FIG. 6 is a block diagram showing the feedback control system.

【図7】同作用の説明に供するタイミングチャートFIG. 7 is a timing chart for explaining the same operation;

【図8】同制御ルーチンを示すフローチャートFIG. 8 is a flowchart showing the control routine.

【図9】本発明の第3参考例の構成を示すブロック図FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a third reference example of the present invention.

【図10】同フィードバック制御システムを示すブロッ
ク線図
FIG. 10 is a block diagram showing the feedback control system.

【図11】同作用の説明に供するタイミングチャートFIG. 11 is a timing chart for explaining the same operation;

【図12】同制御ルーチンを示すフローチャートFIG. 12 is a flowchart showing the control routine.

【図13】本発明の第4参考例の構成を示すブロック図FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a fourth reference example of the present invention.

【図14】同作用の説明に供するフローチャートFIG. 14 is a flowchart for explaining the same operation;

【図15】同制御ルーチンを示すフローチャートFIG. 15 is a flowchart showing the control routine.

【図16】本発明の第実施例のフィードバック制御シ
ステムを示すブロック図
FIG. 16 is a block diagram showing a feedback control system according to the first embodiment of the present invention.

【図17】同作用の説明に供するタイミングチャートFIG. 17 is a timing chart for explaining the same operation;

【図18】同制御フローを概略的に示すフローチャートFIG. 18 is a flowchart schematically showing the control flow.

【図19】同具体的な制御フローの前半部分を示すフロ
ーチャート
FIG. 19 is a flowchart showing the first half of the specific control flow;

【図20】同具体的な制御フローの後半部分を示すフロ
ーチャート
FIG. 20 is a flowchart showing the latter half of the specific control flow;

【図21】本発明の第実施例のフィードバック制御シ
ステムを示すブロック線図
FIG. 21 is a block diagram showing a feedback control system according to a second embodiment of the present invention.

【図22】同作用の説明に供するタイミングチャートFIG. 22 is a timing chart for explaining the same operation;

【図23】同制御フローを概略的に示すフローチャートFIG. 23 is a flowchart schematically showing the control flow.

【図24】本発明の第実施例のフィードバック制御シ
ステムを示すブロック線図
FIG. 24 is a block diagram showing a feedback control system according to a third embodiment of the present invention.

【図25】同具体的な制御フローの前半部分を示すフロ
ーチャート
FIG. 25 is a flowchart showing the first half of the specific control flow;

【図26】同具体的な制御フローの中間部分を示すフロ
ーチャート
FIG. 26 is a flowchart showing an intermediate part of the specific control flow;

【図27】同具体的な制御フローの後半部分を示すフロ
ーチャート
FIG. 27 is a flowchart showing the latter half of the specific control flow;

【図28】ハイブリッド車両の構成を示すブロック図FIG. 28 is a block diagram showing a configuration of a hybrid vehicle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

a トルク要求値(アクセル開度) Te エンジントルク Tm モータトルク Tp 合成トルク t スロットル開度 v 電気子電圧 a Required torque value (accelerator opening) Te Engine torque Tm Motor torque Tp Synthetic torque t Throttle opening v Element voltage

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭49−67026(JP,A) 特開 昭61−191435(JP,A) 特開 昭64−22637(JP,A) 特開 昭63−18986(JP,A) 特開 昭62−233002(JP,A) 実開 平1−150401(JP,U) 実開 昭60−103021(JP,U) 特公 昭61−57204(JP,B1) 特公 昭52−12861(JP,B1) 実公 昭57−13387(JP,Y1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60L 11/14 B60K 9/00 Continuation of front page (56) References JP-A-49-67026 (JP, A) JP-A-61-191435 (JP, A) JP-A-64-22637 (JP, A) JP-A-63-18986 (JP) JP-A-62-233002 (JP, A) JP-A-1-150401 (JP, U) JP-A-60-103021 (JP, U) JP-B-61-57204 (JP, B1) JP-B-sho 52-12861 (JP, B1) Jiko 57-13387 (JP, Y1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B60L 11/14 B60K 9/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 動力源としてエンジンと電気モータとを
併用するハイブリッド車両の制御装置において、 運転者によって操作される出力制御手段の操作量に応じ
て決定される目標トルク値に基づいて、エンジントルク
とモータトルクとの合成トルクをフィードバック制御す
る場合に、エンジンおよびモータのモデルを予め設定す
るとともに、状態観測器によってエンジンおよびモータ
の内部状態量を推定し、該推定に基づきフィードバック
量を決定してフィードバック制御を行なう制御手段を備
え、 上記エンジンのフィードバックゲインがモータのフィー
ドバックゲインよりも小さい値に設定されてなることを
特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
An engine and an electric motor are used as power sources.
In the control device of the hybrid vehicle to be used together , according to the operation amount of the output control means operated by the driver
Engine torque based on the target torque value
Feedback control of the combined torque of
The engine and motor models beforehand.
Engine and motor
Is estimated and the feedback is performed based on the estimation.
Control means for determining the amount and performing feedback control
The feedback gain of the above engine is
That it is set to a value smaller than the
A control device for a hybrid vehicle.
【請求項2】 上記制御手段は、制御中における目標値
および実測値からエンジンおよびモータのモデルを同定
し、該モデルを用いてエンジンおよびモータの内部状態
量を推定することを特徴とする請求項1記載のハイブリ
ッド車両の制御装置。
2. The control means according to claim 1, wherein said control means sets a target value during control.
Identify engine and motor models from measured and measured values
And the internal state of the engine and motor
2. The hybrid according to claim 1, wherein the amount is estimated.
Control device for padded vehicles.
【請求項3】 動力源としてエンジンと電気モータとを
併用するハイブリッド車両の制御装置において、 目標車速に基づいてエンジントルクおよびモータトルク
を調整して車速をフィードバック制御する場合に、エン
ジンおよびモータのモデルを予め設定するとともに、状
態観測器によってエンジンおよびモータの内部状態量を
推定し、該推定に基づきフィードバック量を決定してフ
ィードバック制御を行なう制御手段を備え、 上記エンジンのフィードバックゲインがモータのフィー
ドバックゲインよりも小さい値に設定されてなることを
特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
3. An engine and an electric motor as power sources.
In the hybrid vehicle control device used together, the engine torque and the motor torque are determined based on the target vehicle speed.
When feedback control of vehicle speed by adjusting
Gin and motor models are set in advance,
The state of the engine and motor using the state observer.
Estimation, and the feedback amount is determined based on the estimation.
Control means for performing feedback control, wherein the feedback gain of the engine
That it is set to a value smaller than the
A control device for a hybrid vehicle.
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