JP3588993B2

JP3588993B2 - Hybrid vehicle control device

Info

Publication number: JP3588993B2
Application number: JP32311597A
Authority: JP
Inventors: 康彦北島; 一真大蔵; 欣高出口; 晋小宮山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH11159364A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関および／または電動機を車両の推進源とするハイブリッド車の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
エンジンの出力および／またはモーターの出力により車両を駆動するハイブリッド車が知られている。
【０００３】
ところで、一般に、モーターのトルク制御に比べてエンジンの出力トルクを正確に制御することは難しい。ハイブリッド車において、エンジンとモーターの合計出力により車両を駆動する場合には、所要駆動力をエンジンとモーターに正確に分配する必要があるが、エンジンの出力トルクを正確に制御できないために、エンジン出力が大きすぎたり、小さすぎたりすることがあり、運転性能や燃費性能が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、所要駆動力に応じて内燃機関と電動機の出力を正確に制御することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１の発明は、内燃機関と電動機との間に設けられて内燃機関から電動機への伝達トルクを制御可能な断続器を備え、電動機から変速機を介して駆動輪を駆動するハイブリッド車の制御装置であって、変速機の変速比と車速と車両の所要駆動力とに基づいて、電動機軸における目標トルクを演算する手段と、目標トルクに基づいて断続器の目標伝達トルクを決定する手段と、断続器の伝達トルクが目標伝達トルクとなるように断続器を制御する手段と、目標トルクから目標伝達トルクを減じて電動機の目標電動機トルクを決定する手段と、電動機の出力トルクが目標電動機トルクとなるように電動機を制御する手段とを備える。
（２）請求項２のハイブリッド車の制御装置は、目標伝達トルク決定手段によって、目標トルクにローパスフィルター処理を施して目標伝達トルクを決定するようにしたものである。
（３）請求項３のハイブリッド車の制御装置は、ローパスフィルターのカットオフ周波数を、内燃機関と断続器のトルク制御における応答性の低い方に応じて設定するようにしたものである。
（４）請求項４のハイブリッド車の制御装置は、断続器の入力軸回転速度が出力軸回転速度よりも所定比だけ大きい回転速度となる内燃機関の目標回転速度を決定する手段と、内燃機関の回転速度が目標回転速度となるように内燃機関を制御する手段とを備える。
（５）請求項５のハイブリッド車の制御装置は、断続器の入力軸回転速度が出力軸回転速度よりも所定量だけ大きい回転速度となる内燃機関の目標回転速度を決定する手段と、内燃機関の回転速度が目標回転速度となるように内燃機関を制御する手段とを備える。
（６）請求項６のハイブリッド車の制御装置は、目標回転速度決定手段によって、目標トルクと目標伝達トルクとの差に応じて内燃機関の目標回転速度を決定するようにしたものである。
（７）請求項７のハイブリッド車の制御装置は、目標回転速度決定手段によって、目標トルクと目標伝達トルクとの差が所定値以下になったら、断続器の入出力軸回転速度が同一となる内燃機関の目標回転速度を決定するようにしたものである。
（８）請求項８のハイブリッド車の制御装置は、所要駆動力をアクセルペダルの踏み込み量に応じた値としたものである。
【０００６】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、内燃機関と電動機との間に設けられて内燃機関から電動機への伝達トルクを制御可能な断続器を備え、電動機から変速機を介して駆動輪を駆動するハイブリッド車のパワートレインに対して、変速機の変速比と車速と車両の所要駆動力とに基づいて電動機軸における目標トルクを演算し、目標トルクに基づいて断続器の目標伝達トルクを決定し、断続器の伝達トルクが目標伝達トルクとなるように断続器を制御するとともに、目標トルクから目標伝達トルクを減じて電動機の目標電動機トルクを決定し、電動機の出力トルクが目標電動機トルクとなるように電動機を制御するようにしたので、所要駆動力に応じた電動機軸の目標トルクを内燃機関と電動機とに任意の割合で分配することができ、電動機軸のトルクを所要駆動力に応じて正確に制御することができる。
（２）請求項２の発明によれば、電動機軸の目標トルクにローパスフィルター処理を施して目標伝達トルクを決定するようにしたので、目標トルクが急に増加しても目標伝達トルクは徐々に増加する。一方、目標電動機トルクは目標トルクから目標伝達トルクを減じて決定されるので、目標伝達トルクの立ち上がりが遅い分だけ目標電動機トルクが急に増加する。つまり、目標トルクが急に増加した過渡時には、応答が速い電動機がただちにトルクを出し、定常状態になってから、または目標トルクがゆっくり変化するときには、断続器により伝達トルクを制御しながら内燃機関がトルクを出すことになり、所要駆動力の増加に対して応答遅れなくトルク、すなわち駆動力を発生させることができる。
（３）請求項３の発明によれば、ローパスフィルターのカットオフ周波数を、内燃機関と断続器のトルク制御における応答性の低い方に応じて設定するようにしたので、内燃機関や電動機の応答遅れによる駆動軸トルクの応答遅れをなくすことができる。
（４）請求項４の発明によれば、断続器の入力軸回転速度が出力軸回転速度よりも所定比だけ大きい回転速度となる内燃機関の目標回転速度を決定し、内燃機関の回転速度が目標回転速度となるように内燃機関を制御するようにしたので、断続器の滑りと滑りによる発熱を最小限に抑制でき、断続器の長寿命化を図ることができる。
（５）請求項５の発明によれば、断続器の入力軸回転速度が出力軸回転速度よりも所定量だけ大きい回転速度となる内燃機関の目標回転速度を決定し、内燃機関の回転速度が目標回転速度となるように内燃機関を制御するようにしたので、断続器の滑りと滑りによる発熱を最小限に抑制でき、断続器の長寿命化を図ることができる。
（６）請求項６の発明によれば、目標トルクと目標伝達トルクとの差に応じて内燃機関の目標回転速度を決定するようにしたので、断続器の滑りと滑りによる発熱を最小限に抑制でき、断続器の長寿命化を図ることができる。
（７）請求項７の発明によれば、目標トルクと目標伝達トルクとの差が所定値以下になったら、断続器の入出力軸回転速度が同一となる内燃機関の目標回転速度を決定するようにしたので、断続器の滑りによる損失を防ぐことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を、低負荷時にはシリーズ・ハイブリッド車両ＳＨＥＶとして走行し、高負荷時には内燃機関で走行するシリーズ・パラレルハイブリッド車両ＳＰＨＶに応用した一実施の形態を説明する。なお、本発明はシリーズ・パラレルハイブリッド車両ＳＰＨＶに限定されず、走行中に内燃機関の機械出力と電動機の機械出力とをクラッチで切り換える方式のすべての車両に適用することができる。
【０００８】
図１、図２に一実施の形態の構成を示す。なお、図中の太い実線は機械力の伝達経路を示し、太い破線は電力の伝達経路を示し、細い実線は制御線を示す。
この車両のパワートレインは、モーター１、エンジン２、クラッチ３、モーター４、変速機５，動力伝達機構６から構成される。モーター１の出力軸、エンジン２の出力軸およびクラッチ３の入力軸は互いに連結されており、また、クラッチ３の出力軸、モーター４の出力軸および変速機５の入力軸は互いに連結されている。クラッチ３の投入時はモーター１、エンジン２およびモーター４が車両の推進源となり、クラッチ３の解放時はモーター４のみが車両の推進源となる。
【０００９】
モーター１および４には交流誘導電動機、交流同期電動機あるいは直流電動機などを用いることができる。また、エンジン２にはガソリン・エンジンやディーゼル・エンジンなどを用いることができる。クラッチ３はパウダークラッチであり、伝達トルクを調節することができる。なお、クラッチ３はパウダークラッチに限定されず、伝達トルクを制御できるものであればどのような断続器でもよい。変速機４はベルト式変速機ＣＶＴであり、変速比を無段階に調節することができる。なお、変速機４にギア式変速機を用いることもできる。
【００１０】
モーター１、エンジン２、クラッチ３、モーター４および変速機５はそれぞれ、制御装置８〜１２により駆動制御される。モーター１、４に交流電動機を用いる場合にはモーター制御装置８、１１にインバーターを用い、モーター１、４の回生交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリー１４を充電するとともに、高圧バッテリー１４の直流電力を交流電力に変換してモーター１、４へ供給する。モーター１、４に直流電動機を用いる場合にはモーター制御装置８、１１にＤＣ／ＤＣコンバーターを用い、モーター１、４の回生直流電力を所定の電圧に調節して高圧バッテリー１４を充電するとともに、高圧バッテリー１４の直流電力を所定の電圧に調節してモーター１、４へ供給する。いずれの場合も、モーター制御装置８、１１はモーター１、４の回転速度、出力トルクを制御することができる。
【００１１】
エンジン制御装置９は各種アクチュエータや機器を備え、エンジン２の燃料噴射制御、点火制御、燃焼気筒数制御などを行う。クラッチ制御装置３はパウダークラッチ３の励磁電流を変えて伝達トルクを制御する。また、変速機制御装置１２は変速機５の変速比を制御する。
【００１２】
車両コントローラー１３はマイクロコンピューターとその周辺部品から構成され、制御装置８〜１２を制御して車両自体の動作、機能を制御する。車両コントローラー１３には、図２に示すように、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサー１５、車両の走行速度を検出するための車速センサー１６、エンジン２の回転速度を検出するための回転センサー１７、エンジン２の冷却水温度を検出する温度センサー１８、エンジン２のスロットルバルブ開度を検出するスロットル開度センサー１９、ＥＧＲバルブ開度を検出するＥＧＲ開度センサー２０、クラッチ３の出力軸回転速度を検出するための回転センサー２１などが接続される。
【００１３】
図３は、車両コントローラー１３の駆動力制御を示す制御ブロック図である。
車両コントローラー１３は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により１３ａ〜１３ｅの制御ブロックを備えている。目標駆動軸トルク演算部１３ａには、アクセルセンサー１５からアクセルペダルの踏み込み量と、車速センサー１６から車両の走行速度が入力される。アクセルペダルの踏み込み量は乗員の要求駆動力、すなわち車両の目標駆動力であり、目標駆動軸トルク演算部１３ａは目標駆動力と車速から駆動軸５ａの目標トルクを演算する。
【００１４】
目標クラッチ伝達トルク演算部１３ｂは、目標駆動軸トルクと変速比とに基づいてパウダークラッチ３の目標伝達トルクを演算する。また、目標モータートルク演算部１３ｃは、目標駆動軸トルクと、変速比と、目標クラッチ伝達トルクとに基づいてモーター４の目標トルクを演算する。
【００１５】
図４は、目標駆動軸トルクをモーター４の出力軸４ａに換算した目標トルク（実線）と、目標クラッチ伝達トルク（破線）と、目標モータートルク（一点鎖線）との関係を示す。
モーター軸４ａに換算した目標トルクは、クラッチ３の伝達トルクとモーター４の出力トルクとの合計値により達成されるべき目標値であるから、目標クラッチ伝達トルクと目標モータートルクとの合計値がこの目標トルクにならなければならない。
【００１６】
ところで、エンジン２の出力トルクの応答性はモーター４に比べると遅く、急激な目標トルクの変化に追従させるのは困難である。また、エンジン２の出力トルクを急激に変えると、燃費性能や排気浄化性能が悪化するため、目標トルクの急激な変化に対してはまずモーター４の出力トルクを追従させ、時間の経過とともに徐々にクラッチ３の伝達トルク、すなわちエンジン２の出力トルクに移行する。具体的には、図４に示すように、目標トルクが急に増加したときは、目標クラッチ伝達トルクを徐々に増加させ、目標トルクから目標クラッチ伝達トルクを減じた分を目標モータートルクとする。
【００１７】
これにより、目標トルクが急に変化した過渡時には、応答が速いモーター４がトルクを出し、定常状態になってから、または目標トルクがゆっくり変化するときには、クラッチ３を介してエンジン２がトルクを出すことになり、乗員のアクセルペダル踏み込み操作に対して応答遅れなくトルク、すなわち駆動力を発生させることができ、運転性能を向上させることができる。
【００１８】
目標クラッチ伝達トルクと目標モータートルクはそれぞれ、クラッチ制御装置１０とモーター制御装置１１へ出力される。クラッチ制御装置１０は、クラッチ３の伝達トルクが目標クラッチ伝達トルクに一致するようにクラッチ３の励磁電流を調節し、クラッチ伝達トルクを制御する。一方、モーター制御装置１１は、モーター４の出力トルクが目標モータートルクに一致するようにトルク制御を行う。
【００１９】
また、目標回転速度演算部１３ｄは、クラッチ３の出力軸３ａの回転速度よりも所定の割合だけ大きい入力軸３ｂの目標回転速度、すなわちエンジン２の目標回転速度を演算する。クラッチ出力軸３ａの回転速度をＮ［ｒｐｍ］とすると、エンジン２の目標回転速度Ｎ＊を、
【数１】
Ｎ＊＝Ｎ・（１＋α）（α≧０）［ｒｐｍ］
とする。
これにより、クラッチ３の滑りと滑りによる発熱を最小限に抑制でき、クラッチ３の長寿命化が図れる。
【００２０】
なお、エンジン２の目標回転速度を、クラッチ出力軸３ａの回転速度よりも所定量だけ大きい速度としても同様な効果が得られる。すなわち、
【数２】
Ｎ＊＝Ｎ＋β （β≧０）［ｒｐｍ］
【００２１】
速度フィードバック制御演算部１３ｅは、回転センサー１７により検出されるエンジン２の回転速度をフィードバックし、回転速度検出値を目標回転速度に一致させるための目標スロットル開度を演算してエンジン制御装置９へ出力する。エンジン制御装置９は、目標スロットル開度にしたがってスロットルアクチュエータを制御する。
【００２２】
−一実施の形態の変形例−
図５は一実施の形態の変形例の駆動制御を示す制御ブロック図である。なお、図３に示す機器および制御ブロックと同様な機能の機器および制御ブロックに対しては、同一の符号を付して相異点を中心に説明する。
上述した一実施の形態では、目標クラッチ伝達トルク演算部１３ｂによって目標クラッチ伝達トルクの立ち上がりを遅くする例を示したが、この変形例では、目標クラッチ伝達トルク演算部１３ｆの出力にローパスフィルター１３ｇを設け、そのカットオフ周波数にエンジン２とクラッチ３のトルク制御における応答性の遅い方のカットオフ周波数を設定する。また、目標クラッチ伝達トルク演算部１３ｆは、目標駆動軸トルク演算部１３ａからの目標駆動軸トルクを変速比によりクラッチ出力軸３ａ（＝モーター出力軸４ａ）に換算して、クラッチ出力軸３ａにおける目標トルクを演算し、ローパスフィルター３ｇへ出力する。
【００２３】
ローパスフィルター３ｇへ入力された目標トルクは、図６に示すように、その立ち上がりが急峻であってもゆっくりとした立ち上がりに変更され、目標クラッチ伝達トルク（破線）としてクラッチ制御装置１０へ出力される。また、目標モータートルク演算部１３ｃは、目標トルク（実線）から目標クラッチ伝達トルク（破線）を減じて目標モータートルク（一点鎖線）を演算する。
【００２４】
これにより、目標トルクが急に変化した過渡時には、応答が速いモーター４がトルクを出し、定常状態になってから、または目標トルクがゆっくり変化するときには、クラッチ３を介してエンジン２がトルクを出すことになり、乗員のアクセルペダル踏み込み操作に対して応答遅れなくトルク、すなわち駆動力を発生させることができ、運転性能を向上させることができる。
さらに、ローパスフィルター１３ｇのカットオフ周波数を、エンジン２とクラッチ３のトルク制御における応答性の低い方に応じて設定するようにしたので、エンジン２とクラッチ３の応答遅れによる駆動軸トルクの応答遅れをなくすことができる。
【００２５】
−発明の一実施の形態の他の変形例−
図７は一実施の形態の他の変形例の駆動制御を示す制御ブロック図である。なお、図３および図５に示す機器および制御ブロックと同様な機能の機器および制御ブロックに対しては同一の符号を付して、相異点を中心に説明する。
滑り回転速度演算部１３ｈは、図６に示すように、クラッチ出力軸３ａ（＝モーター出力軸４ａ）に換算した目標トルクと目標クラッチ伝達トルクとの差、すなわち目標モータートルクに応じたクラッチ３の滑り回転速度を演算する。つまり、目標トルクと目標クラッチ伝達トルクとの差が小さくなるほど（目標モータートルクが小さくなるほど）滑り回転速度を小さくし、差が所定値以下になったら滑り回転速度を０、つまり、クラッチ３の入出力軸の回転速度が同一になるようにする。目標回転速度演算部１３ｉは、クラッチ出力軸３ａの回転速度に滑り回転速度を加算してエンジン２の目標回転速度を演算する。なお、滑り回転速度はクラッチ入出力軸３ａ、３ｂの回転速度比により決定してもよいし、回転速度差により決定してもよい。
【００２６】
このように、クラッチ出力軸３ａの目標トルクと目標クラッチ伝達トルクとの差に応じてクラッチ３の滑り回転速度を設定し、差が小さくなるほど滑り回転速度を小さくし、所定差以下になったら滑り回転速度を０にしたので、クラッチ３の滑りと滑りによる発熱を最小限に抑制することができ、クラッチ３の長寿命化が図れる。
【００２７】
以上の一実施の形態の構成において、エンジン２が内燃機関を、モーター４が電動機を、クラッチ３が断続器を、変速機５が変速機を、車両コントローラー１３が目標トルク演算手段、目標伝達トルク決定手段、目標電動機トルク決定手段および目標回転速度決定手段を、クラッチ制御装置１０が断続器制御手段を、モーター制御装置１１が電動機制御手段を、車両コントローラー１３およびエンジン制御装置９が内燃機関制御手段をそれぞれ構成する。
【００２８】
なお、上述した一実施の形態とその変形例では、エンジン２の出力軸がクラッチ３の入力軸に直結され、クラッチ３の出力軸がモーター４の出力軸に直結されたパワートレインを例にあげて説明したが、各機器がギアを介して直結されたパワートレインに対しても本発明を応用できる。その場合には、ギア比により各軸のトルクを演算すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】図１に続く、一実施の形態の構成を示す図である。
【図３】一実施の形態の駆動力制御を示す制御ブロック図である。
【図４】目標トルク、目標モータートルクおよび目標クラッチ伝達トルクの時間変化を示す図である。
【図５】一実施の形態の変形例の駆動力制御を示す制御ブロック図である。
【図６】一実施の形態の変形例の目標トルク、目標モータートルクおよび目標クラッチ伝達トルクの時間変化を示す図である。
【図７】一実施の形態の他の変形例の駆動力制御を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
１，４モーター
２エンジン
３クラッチ
５変速機
６動力伝達機構
７駆動輪
８，１１モーター制御装置
９エンジン制御装置
１０クラッチ制御装置
１２変速機制御装置
１３，１３Ａ，１３Ｂ車両コントローラー
１３ａ目標駆動軸トルク演算部
１３ｂ，１３ｆ目標クラッチ伝達トルク演算部
１３ｃ目標モータートルク演算部
１３ｄ，１３ｉ目標回転速度演算部
１３ｅ速度フィードバック制御演算部
１３ｇローパスフィルター
１３ｈ滑り回転速度演算部
１４高圧バッテリー
１５アクセル開度センサー
１６車速センサー
１７エンジン回転センサー
１８エンジン冷却水温度センサー
１９スロットルバルブ開度センサー
２０ＥＧＲバルブ開度センサー
２１クラッチ出力軸回転センサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a hybrid vehicle using an internal combustion engine and / or an electric motor as a propulsion source of the vehicle.
[0002]
[Conventional technology and its problems]
2. Description of the Related Art A hybrid vehicle that drives a vehicle using an engine output and / or a motor output is known.
[0003]
In general, it is more difficult to accurately control the output torque of the engine than to control the torque of the motor. In a hybrid vehicle, when the vehicle is driven by the combined output of the engine and the motor, the required driving force must be accurately distributed to the engine and the motor, but the engine output torque cannot be controlled accurately, so the engine output May be too large or too small, and there is a problem that the driving performance and the fuel consumption performance deteriorate.
[0004]
An object of the present invention is to accurately control the outputs of an internal combustion engine and an electric motor according to a required driving force.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention according to claim 1 includes an interrupter provided between the internal combustion engine and the electric motor and capable of controlling the transmission torque from the internal combustion engine to the electric motor, and driving the drive wheels from the electric motor via the transmission. A control device for a hybrid vehicle, comprising: means for calculating a target torque on an electric motor shaft based on a transmission ratio of a transmission, a vehicle speed, and a required driving force of the vehicle; and a target transmission torque of an interrupter based on the target torque. Means for determining, means for controlling the interrupter so that the transmission torque of the interrupter becomes the target transmission torque, means for determining the target motor torque of the motor by subtracting the target transmission torque from the target torque, and output torque of the motor Means for controlling the motor so that the motor torque becomes the target motor torque.
(2) In the hybrid vehicle control device according to the second aspect, the target transmission torque is determined by subjecting the target torque to low-pass filtering by the target transmission torque determination means.
(3) In the control device for a hybrid vehicle according to the third aspect, the cutoff frequency of the low-pass filter is set in accordance with the lower response of the torque control of the internal combustion engine and the interrupter.
(4) A control device for a hybrid vehicle according to claim 4, wherein: a means for determining a target rotation speed of the internal combustion engine at which the rotation speed of the input shaft of the interrupter becomes higher than the rotation speed of the output shaft by a predetermined ratio; Means for controlling the internal combustion engine so that the rotation speed of the internal combustion engine becomes the target rotation speed.
(5) The control device for a hybrid vehicle according to claim 5, means for determining a target rotation speed of the internal combustion engine at which the rotation speed of the input shaft of the interrupter becomes higher than the rotation speed of the output shaft by a predetermined amount, and Means for controlling the internal combustion engine so that the rotation speed of the internal combustion engine becomes the target rotation speed.
(6) The control device for a hybrid vehicle according to claim 6, wherein the target rotation speed determining means determines the target rotation speed of the internal combustion engine according to the difference between the target torque and the target transmission torque.
(7) In the hybrid vehicle control device according to claim 7, when the difference between the target torque and the target transmission torque becomes equal to or smaller than a predetermined value, the input / output shaft rotation speed of the interrupter becomes the same. The target rotation speed of the internal combustion engine is determined.
(8) In the control device for a hybrid vehicle according to claim 8, the required driving force is a value corresponding to the amount of depression of the accelerator pedal.
[0006]
【The invention's effect】
(1) According to the first aspect of the present invention, there is provided an interrupter provided between the internal combustion engine and the electric motor and capable of controlling the transmission torque from the internal combustion engine to the electric motor. Calculates the target torque on the electric motor shaft based on the gear ratio of the transmission, the vehicle speed, and the required driving force of the vehicle for the power train of the driving hybrid vehicle, and determines the target transmission torque of the interrupter based on the target torque. Then, while controlling the interrupter so that the transmission torque of the interrupter becomes the target transmission torque, the target transmission torque is subtracted from the target torque to determine the target motor torque of the motor, and the output torque of the motor becomes the target motor torque. The motor is controlled as described above, so that the target torque of the motor shaft according to the required driving force can be distributed to the internal combustion engine and the motor at an arbitrary ratio, and the torque of the motor shaft can be controlled. The torque can be controlled accurately according to the required driving force.
(2) According to the second aspect of the present invention, the target transmission torque is determined by applying the low-pass filter processing to the target torque of the motor shaft, so that the target transmission torque is gradually increased even if the target torque increases suddenly. To increase. On the other hand, since the target motor torque is determined by subtracting the target transmission torque from the target torque, the target motor torque suddenly increases by an amount corresponding to a slow rise of the target transmission torque. In other words, during a transient when the target torque suddenly increases, the electric motor with a fast response immediately outputs torque, and after the steady state or when the target torque changes slowly, the internal combustion engine controls the transmission torque with an interrupter to control the transmission torque. As a result, a torque, that is, a driving force can be generated without a response delay with respect to an increase in the required driving force.
(3) According to the third aspect of the invention, the cut-off frequency of the low-pass filter is set in accordance with the lower response of the torque control of the internal combustion engine and the interrupter. The response delay of the drive shaft torque due to the delay can be eliminated.
(4) According to the invention of claim 4, the target rotation speed of the internal combustion engine at which the rotation speed of the input shaft of the interrupter becomes higher than the rotation speed of the output shaft by a predetermined ratio is determined, and the rotation speed of the internal combustion engine is determined. Since the internal combustion engine is controlled so as to reach the target rotational speed, slippage of the interrupter and heat generation due to the slip can be minimized, and the life of the interrupter can be extended.
(5) According to the invention of claim 5, the target rotation speed of the internal combustion engine at which the rotation speed of the input shaft of the interrupter becomes larger than the rotation speed of the output shaft by a predetermined amount is determined, and the rotation speed of the internal combustion engine is determined. Since the internal combustion engine is controlled so as to reach the target rotational speed, slippage of the interrupter and heat generation due to the slip can be minimized, and the life of the interrupter can be extended.
(6) According to the invention of claim 6, since the target rotation speed of the internal combustion engine is determined according to the difference between the target torque and the target transmission torque, slippage of the interrupter and heat generation due to slippage are minimized. Can be suppressed, and the life of the interrupter can be extended.
(7) According to the invention of claim 7, when the difference between the target torque and the target transmission torque becomes equal to or less than a predetermined value, the target rotation speed of the internal combustion engine at which the input / output shaft rotation speed of the interrupter becomes the same is determined. With this configuration, it is possible to prevent loss due to slippage of the interrupter.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a series-parallel hybrid vehicle SPHV that runs as a series hybrid vehicle SHEV at low load and runs with an internal combustion engine at high load will be described. The present invention is not limited to the series-parallel hybrid vehicle SPHV, and can be applied to all vehicles of a system in which the mechanical output of the internal combustion engine and the mechanical output of the electric motor are switched by a clutch during traveling.
[0008]
1 and 2 show the configuration of an embodiment. In the drawing, a thick solid line indicates a transmission path of mechanical force, a thick broken line indicates a transmission path of electric power, and a thin solid line indicates a control line.
The power train of this vehicle includes a motor 1, an engine 2, a clutch 3, a motor 4, a transmission 5, and a power transmission mechanism 6. The output shaft of the motor 1, the output shaft of the engine 2, and the input shaft of the clutch 3 are connected to each other, and the output shaft of the clutch 3, the output shaft of the motor 4, and the input shaft of the transmission 5 are connected to each other. . When the clutch 3 is turned on, the motor 1, the engine 2, and the motor 4 serve as propulsion sources for the vehicle. When the clutch 3 is released, only the motor 4 serves as a propulsion source for the vehicle.
[0009]
As the motors 1 and 4, an AC induction motor, an AC synchronous motor or a DC motor can be used. Further, a gasoline engine, a diesel engine, or the like can be used as the engine 2. The clutch 3 is a powder clutch, and can adjust the transmission torque. The clutch 3 is not limited to a powder clutch, but may be any interrupter as long as it can control the transmission torque. The transmission 4 is a belt-type transmission CVT, and can continuously adjust the speed ratio. Note that a gear type transmission can be used as the transmission 4.
[0010]
The motor 1, the engine 2, the clutch 3, the motor 4, and the transmission 5 are respectively driven and controlled by the control devices 8 to 12. When an AC motor is used for the motors 1 and 4, inverters are used for the motor controllers 8 and 11 to convert the regenerative AC power of the motors 1 and 4 to DC power to charge the high-voltage battery 14 and The DC power is converted into AC power and supplied to the motors 1 and 4. When a DC motor is used for the motors 1 and 4, DC / DC converters are used for the motor controllers 8 and 11, and the regenerative DC power of the motors 1 and 4 is adjusted to a predetermined voltage to charge the high-voltage battery 14, and The DC power of the high voltage battery 14 is adjusted to a predetermined voltage and supplied to the motors 1 and 4. In any case, the motor control devices 8 and 11 can control the rotation speed and output torque of the motors 1 and 4.
[0011]
The engine control device 9 includes various actuators and devices, and performs fuel injection control of the engine 2, ignition control, control of the number of combustion cylinders, and the like. The clutch control device 3 controls the transmission torque by changing the exciting current of the powder clutch 3. Further, the transmission control device 12 controls the speed ratio of the transmission 5.
[0012]
The vehicle controller 13 is composed of a microcomputer and its peripheral parts, and controls the control devices 8 to 12 to control the operation and functions of the vehicle itself. As shown in FIG. 2, the vehicle controller 13 includes an accelerator sensor 15 for detecting an amount of depression of an accelerator pedal, a vehicle speed sensor 16 for detecting a running speed of the vehicle, and a rotation sensor for detecting a rotation speed of the engine 2. 17, a temperature sensor 18 for detecting a coolant temperature of the engine 2, a throttle opening sensor 19 for detecting a throttle valve opening of the engine 2, an EGR opening sensor 20 for detecting an EGR valve opening, and an output shaft rotation of the clutch 3. A rotation sensor 21 for detecting a speed and the like are connected.
[0013]
FIG. 3 is a control block diagram illustrating the driving force control of the vehicle controller 13.
The vehicle controller 13 has control blocks 13a to 13e in the form of software of a microcomputer. The target drive shaft torque calculation unit 13a receives the accelerator pedal depression amount from the accelerator sensor 15 and the traveling speed of the vehicle from the vehicle speed sensor 16. The amount of depression of the accelerator pedal is the required driving force of the occupant, that is, the target driving force of the vehicle, and the target driving shaft torque calculation unit 13a calculates the target torque of the driving shaft 5a from the target driving force and the vehicle speed.
[0014]
The target clutch transmission torque calculator 13b calculates the target transmission torque of the powder clutch 3 based on the target drive shaft torque and the gear ratio. Further, the target motor torque calculation unit 13c calculates a target torque of the motor 4 based on the target drive shaft torque, the gear ratio, and the target clutch transmission torque.
[0015]
FIG. 4 shows a relationship between a target torque (solid line) obtained by converting the target drive shaft torque to the output shaft 4a of the motor 4, a target clutch transmission torque (dashed line), and a target motor torque (dashed line).
Since the target torque converted to the motor shaft 4a is a target value to be achieved by the total value of the transmission torque of the clutch 3 and the output torque of the motor 4, the total value of the target clutch transmission torque and the target motor torque is calculated as The target torque must be reached.
[0016]
Incidentally, the response of the output torque of the engine 2 is slower than that of the motor 4, and it is difficult to follow a sudden change in the target torque. Further, if the output torque of the engine 2 is rapidly changed, the fuel consumption performance and the exhaust purification performance are deteriorated. Therefore, the output torque of the motor 4 is first followed for a rapid change of the target torque, and gradually with time. The transition is made to the transmission torque of the clutch 3, that is, the output torque of the engine 2. Specifically, as shown in FIG. 4, when the target torque suddenly increases, the target clutch transmission torque is gradually increased, and a value obtained by subtracting the target clutch transmission torque from the target torque is used as the target motor torque.
[0017]
Thus, in a transient state in which the target torque changes abruptly, the motor 4 that responds quickly outputs torque, and after the engine enters a steady state or when the target torque changes slowly, the engine 2 outputs torque through the clutch 3. As a result, a torque, that is, a driving force can be generated without a delay in response to the operation of depressing the accelerator pedal by the occupant, and the driving performance can be improved.
[0018]
The target clutch transmission torque and the target motor torque are output to the clutch control device 10 and the motor control device 11, respectively. The clutch control device 10 controls the clutch transmission torque by adjusting the excitation current of the clutch 3 so that the transmission torque of the clutch 3 matches the target clutch transmission torque. On the other hand, the motor control device 11 performs torque control such that the output torque of the motor 4 matches the target motor torque.
[0019]
The target rotation speed calculation unit 13d calculates a target rotation speed of the input shaft 3b, which is higher than the rotation speed of the output shaft 3a of the clutch 3 by a predetermined ratio, that is, a target rotation speed of the engine 2. Assuming that the rotation speed of the clutch output shaft 3a is N [rpm], the target rotation speed N * of the engine 2 is
(Equation 1)
N * = N · (1 + α) (α ≧ 0) [rpm]
And
Thereby, the slip of the clutch 3 and the heat generated by the slip can be suppressed to a minimum, and the life of the clutch 3 can be extended.
[0020]
Similar effects can be obtained even if the target rotation speed of the engine 2 is set to a speed higher than the rotation speed of the clutch output shaft 3a by a predetermined amount. That is,
(Equation 2)
N * = N + β (β ≧ 0) [rpm]
[0021]
The speed feedback control calculation unit 13 e feeds back the rotation speed of the engine 2 detected by the rotation sensor 17, calculates a target throttle opening for making the detected rotation speed coincide with the target rotation speed, and sends the target throttle opening to the engine control device 9. Output. The engine control device 9 controls the throttle actuator according to the target throttle opening.
[0022]
-Modification of one embodiment-
FIG. 5 is a control block diagram illustrating drive control according to a modification of the embodiment. Note that the same reference numerals are given to devices and control blocks having the same functions as the devices and control blocks shown in FIG.
In the above-described embodiment, an example has been described in which the rise of the target clutch transmission torque is delayed by the target clutch transmission torque calculation unit 13b. In this modification, the low-pass filter 13g is connected to the output of the target clutch transmission torque calculation unit 13f. The cutoff frequency is set to the cutoff frequency of the slower response in torque control of the engine 2 and the clutch 3 as the cutoff frequency. Further, the target clutch transmission torque calculation unit 13f converts the target drive shaft torque from the target drive shaft torque calculation unit 13a into a clutch output shaft 3a (= motor output shaft 4a) based on the gear ratio, and converts the target The torque is calculated and output to the low-pass filter 3g.
[0023]
As shown in FIG. 6, the target torque input to the low-pass filter 3g is changed to a slow rise even if the rise is steep, and is output to the clutch control device 10 as a target clutch transmission torque (broken line). . The target motor torque calculator 13c calculates the target motor torque (dashed line) by subtracting the target clutch transmission torque (dashed line) from the target torque (solid line).
[0024]
Thus, in a transient state in which the target torque changes abruptly, the motor 4 that responds quickly outputs torque, and after the engine enters a steady state or when the target torque changes slowly, the engine 2 outputs torque through the clutch 3. As a result, a torque, that is, a driving force can be generated without a delay in response to the operation of depressing the accelerator pedal by the occupant, and the driving performance can be improved.
Further, the cut-off frequency of the low-pass filter 13g is set according to the lower response of the torque control of the engine 2 and the clutch 3, so that the response delay of the drive shaft torque due to the response delay of the engine 2 and the clutch 3 is reduced. Can be eliminated.
[0025]
-Another modification of the embodiment of the invention-
FIG. 7 is a control block diagram illustrating drive control according to another modification of the embodiment. Note that the same reference numerals are given to the devices and control blocks having the same functions as those of the devices and control blocks shown in FIGS. 3 and 5, and the description will be focused on the differences.
As shown in FIG. 6, the slip rotation speed calculation unit 13h calculates the difference between the target torque transmitted to the clutch output shaft 3a (= motor output shaft 4a) and the target clutch transmission torque, that is, the clutch 3 according to the target motor torque. Calculate the slip rotation speed. That is, the smaller the difference between the target torque and the target clutch transmission torque (the smaller the target motor torque), the smaller the slip rotation speed. Make the rotation speed of the output shaft the same. The target rotation speed calculator 13i calculates the target rotation speed of the engine 2 by adding the slip rotation speed to the rotation speed of the clutch output shaft 3a. Note that the slip rotation speed may be determined by the rotation speed ratio of the clutch input / output shafts 3a, 3b, or may be determined by the rotation speed difference.
[0026]
As described above, the slip rotation speed of the clutch 3 is set according to the difference between the target torque of the clutch output shaft 3a and the target clutch transmission torque, and the slip rotation speed is reduced as the difference becomes smaller. Since the rotation speed is set to 0, slippage of the clutch 3 and heat generation due to the slippage can be minimized, and the life of the clutch 3 can be extended.
[0027]
In the configuration of the above embodiment, the engine 2 is an internal combustion engine, the motor 4 is an electric motor, the clutch 3 is an interrupter, the transmission 5 is a transmission, the vehicle controller 13 is a target torque calculating means, a target transmission torque. Determining means, target motor torque determining means and target rotational speed determining means, the clutch control device 10 controls the interrupter control means, the motor control device 11 controls the motor control means, and the vehicle controller 13 and the engine control device 9 control the internal combustion engine control means. Respectively.
[0028]
In the above-described embodiment and its modifications, a power train in which the output shaft of the engine 2 is directly connected to the input shaft of the clutch 3 and the output shaft of the clutch 3 is directly connected to the output shaft of the motor 4 will be described as an example. As described above, the present invention is also applicable to a power train in which each device is directly connected via a gear. In that case, the torque of each axis may be calculated based on the gear ratio.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment following FIG. 1;
FIG. 3 is a control block diagram illustrating driving force control according to one embodiment;
FIG. 4 is a diagram showing changes over time of a target torque, a target motor torque, and a target clutch transmission torque.
FIG. 5 is a control block diagram illustrating driving force control according to a modification of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a temporal change of a target torque, a target motor torque, and a target clutch transmission torque according to a modified example of the embodiment.
FIG. 7 is a control block diagram illustrating driving force control according to another modification of the embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 4 Motor 2 Engine 3 Clutch 5 Transmission 6 Power transmission mechanism 7 Drive wheels 8, 11 Motor control device 9 Engine control device 10 Clutch control device 12 Transmission control devices 13, 13A, 13B Vehicle controller 13a Target drive shaft torque calculation Units 13b, 13f Target clutch transmission torque calculation unit 13c Target motor torque calculation units 13d, 13i Target rotation speed calculation unit 13e Speed feedback control calculation unit 13g Low pass filter 13h Slip rotation speed calculation unit 14 High voltage battery 15 Accelerator opening sensor 16 Vehicle speed sensor 17 Engine rotation sensor 18 Engine cooling water temperature sensor 19 Throttle valve opening sensor 20 EGR valve opening sensor 21 Clutch output shaft rotation sensor

Claims

A control device for a hybrid vehicle, comprising: an interrupter provided between an internal combustion engine and an electric motor and capable of controlling a transmission torque from the internal combustion engine to the electric motor, and driving a drive wheel from the electric motor via a transmission. hand,
Means for calculating a target torque on the motor shaft based on a transmission ratio of the transmission, a vehicle speed, and a required driving force of the vehicle;
Means for determining a target transmission torque of the interrupter based on the target torque;
Means for controlling the interrupter so that the transmission torque of the interrupter becomes the target transmission torque;
Means for subtracting the target transmission torque from the target torque to determine a target motor torque of the motor;
Means for controlling the motor so that the output torque of the motor becomes the target motor torque.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 1,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the target transmission torque determining means performs a low-pass filter process on the target torque to determine a target transmission torque.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 2,
A control device for a hybrid vehicle, wherein a cut-off frequency of the low-pass filter is set according to a lower response in torque control of the internal combustion engine and the interrupter.

The hybrid vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
Means for determining a target rotation speed of the internal combustion engine at which the input shaft rotation speed of the interrupter becomes a rotation speed larger than the output shaft rotation speed by a predetermined ratio,
Means for controlling the internal combustion engine so that the rotation speed of the internal combustion engine becomes the target rotation speed.

The hybrid vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
Means for determining a target rotation speed of the internal combustion engine, wherein the input shaft rotation speed of the interrupter becomes a rotation speed larger than the output shaft rotation speed by a predetermined amount,
Means for controlling the internal combustion engine so that the rotation speed of the internal combustion engine becomes the target rotation speed.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 4 or 5,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the target rotation speed determining means determines a target rotation speed of the internal combustion engine according to a difference between the target torque and the target transmission torque.

The control device for a hybrid vehicle according to claim 6,
When the difference between the target torque and the target transmission torque is equal to or less than a predetermined value, the target rotation speed determination means determines a target rotation speed of the internal combustion engine at which the input / output shaft rotation speed of the interrupter becomes the same. A control device for a hybrid vehicle, comprising:

The control device for a hybrid vehicle according to any one of claims 1 to 7,
The control device for a hybrid vehicle, wherein the required driving force is a value corresponding to a depression amount of an accelerator pedal.